1、概述
CH451 是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及μP 监控的多功能外围芯 片。CH451 内置 RC 振荡电路，可以动态驱动 8 位数码管或者 64 位 LED，具有 BCD 译码、 闪烁、移位等功能；同时还可以进行 64 键的键盘扫描；CH451 通过 1 线或者可以级联的
4 线串行接口与单片机等交换数据；并且提供上电复位和看门狗等监控功能。
2、特点
2.1. 显示驱动
● 内置大电流驱动级，段电流不小于 30mA，字电流不小于 160mA。
● 动态显示扫描控制，直接驱动 8 位数码管或者 64 位发光管 LED。
● 可选数码管的段与数据位相对应的不译码方式或者 BCD 译码方式。
● 字数据左移、右移、左循环、右循环。
● 各数字独立闪烁控制。
● 通过占空比设定提供 16 级亮度控制。
● 支持段电流上限调整，可以省去所有限流电阻。
● 扫描极限控制，支持 1 到 8 个数码管，只为有效数码管分配扫描时间。
2.2. 键盘控制
● 内置 64 键键盘控制器，基于 8×8 矩阵键盘扫描。
● 内置去抖动电路。
● 键盘中断，低电平有效输出。
● 提供按键释放标志位。
2.3. 外部接口
● 可选高速的 4 线串行接口，支持芯片级联，时钟速度从 0 到 10MHz。
● 可选简洁的 1 线串行接口。
● 内置 RC 阻容振荡电路，同时支持外接阻容振荡。
● 内置上电复位，提供高电平有效复位输出和低电平有效复位输出。
● 内置看门狗电路 Watch-Dog。
2.4. 其它杂项
● 可选多种封装：DIP28、SOP28、DIP24S、CHIP。
● 经过授权采用了 2 项专利技术，低成本，简便易用。
● 更多增强功能以及整体方案请索取相关资料（需签署技术保密协议）。
3、封装
5、功能说明
5.1. 一般说明
本手册中的数据，以 B 结尾的为二进制数，以 H 结尾的为十六进制数，否则为十进制数，标注为 x 的位表示该位可以是任意值。
CH451 是一个多功能外围芯片，通过 1 线或者可以级联的 4 线串行接口与单片机、DSP、微处理器等控制器交换数据。CH451 包含三个功能：数码管显示驱动、键盘扫描控制、μP 监控，三个功能之间相互独立，控制器可以通过操作命令分别启用、关闭、设定CH451 的任何一个功能。CH451 的串行接口是由硬件实现的，控制器可以频繁地通过串行接口进行高速操作，而绝对不会降低 CH451 的工作效率。
5.2. 显示驱动
CH451 对数码管和发光管采用动态扫描驱动，顺序为 DIG0 至 DIG7，当其中一个引脚吸入电流时，其它引脚则不吸入电流。CH451 内部具有大电流驱动级，可以直接驱动 0.5英寸至 2 英寸的共阴数码管，段驱动引脚 SEG6～SEG0 分别对应数码管的段 G～段 A，段驱动引脚 SEG7 对应数码管的小数点，字驱动引脚 DIG7～DIG0 分别连接 8 个数码管的阴极；CH451 也可以连接 8×8 矩阵的发光二级管 LED 阵列或者 64 个独立发光管；CH451 还可以通过外接反相驱动器支持共阳数码管，或者外接大功率管支持大尺寸的数码管。CH451 支持扫描极限控制，并且只为有效数码管分配扫描时间。当扫描极限设定为 1时，唯一的数码管 DIG0 将得到所有的动态驱动时间，从而等同于静态驱动；当扫描极限设定为 8 时，8 个数码管 DIG7～DIG0 各得到 1/8 的动态驱动时间；当扫描极限设定为 4时，4 个数码管 DIG3～DIG0 各得到 1/4 的动态驱动时间，此时各数码管的平均驱动电流将比扫描极限为 8 时增加一倍，所以降低扫描极限可以提高数码管的显示亮度。CH451 将分配给每个数码管的显示驱动时间进一步细分为 16 等份，通过设定显示占空比支持 16 级亮度控制。占空比的值从 1/16 至 16/16，占空比越大，数码管的平均驱动电流越大，显示亮度也就越高，但占空比与显示亮度之间是非线性关系。CH451 内部具有 8 个 8 位的数据寄存器，用于保存 8 个字数据，分别对应于 CH451所驱动的 8 个数码管或者 8 组每组 8 个的发光二极管。CH451 支持数据寄存器中的字数据左移、右移、左循环、右循环，并且支持各数码管的独立闪烁控制，在字数据左右移动或者左右循环移动的过程中，闪烁控制的属性不受影响。例如，可以设定 CH451 的字驱动引脚 DIG3 和 DIG6 所对应的数码管闪烁，而其余数码管不闪烁，在字数据左移后，仍然是 DIG3 和 DIG6 所对应的数码管闪烁。
CH451 默认情况下工作于不译码方式，此时 8 个数据寄存器中字数据的位 7～位 0分别对应 8 个数码管的小数点和段 G～段 A，对于发光二极管阵列，则每个字数据的数据位唯一地对应一个发光二级管。当数据位为 1 时，对应的数据管的段或者发光管就会点亮；当数据位为 0 时，则对应的数据管的段或者发光管就会熄灭。例如，第三个数据寄存器的位 0 为 1，所以对应的第三个数码管的段 A 点亮；第五个数据寄存器的位 7 为 0，所以对应的第五个数码管的小数点熄灭。通过设定，CH451 还可以工作于 BCD 译码方式，该方式主要应用于数码管驱动，单片机只要给出二进制数 BCD 码，由 CH451 将其译码后直接驱动数码管显示对应的字符，简化了单片机译码的工作。BCD 译码方式是指对数据寄存器中字数据的位 4～位 0 进行兼容 BCD 的译码，控制段驱动引脚 SEG6～SEG0 的输出，对应于数码管的段 G～段 A，同时用字数据的位 7 控制段驱动引脚 SEG7 的输出，对应于数码管的小数点，字数据的位 6 和位 5 不影响 BCD 译码的输出，可以是任意值。下表为数据寄存器中字数据的位 4～位 0 进行 BCD 译码后，所对应的段 G～段 A 以及数码管显示的字符。另外，在字数据的位 4～位 0 为 11010B 时，即使字数据的位 7 是 0，数码管仍然直接显示.小数点字符，其段 G～段 A 输出 0，而小数点输出 1。参考下表，如果需要 在数码管上显示字符 0，只要置入数据 0xx00000B 或者 00H；需要显示字符 0.（0 带小数 点），只要置入数据 1xx00000B 或者 80H；反之，数据 1xx01000B 或者 88H 对应于字符 8.
（8 带小数点）；数据 0xx10011B 或者 13H 对应于字符=；数据 0xx11010B 或者 1AH 对应于
字符 . （小数点）；数据 0xx10000B 或者 10H 对应于字符 （空格，数码管没有显示）。
5.3. 键盘扫描
CH451 的键盘扫描功能支持 8×8 矩阵的 64 键键盘。在键盘扫描期间，DIG7～DIG0
引脚用于列扫描输出，SEG7～SEG0 引脚都带有内部下拉，用于行扫描输入；当启用键盘
扫描功能后，DOUT 引脚的功能由串行接口的数据输出变为键盘中断以及数据输出。
CH451 定期在显示驱动扫描过程中插入键盘扫描。在键盘扫描期间，DIG7～DIG0 引
脚按照 DIG0 至 DIG7 的顺序依次输出高电平，其余 7 个引脚输出低电平；SEG7～SEG0 引
脚的输出被禁止，当没有键被按下时，SEG7～SEG0 都被下拉为低电平；当有键被按下时，
例如连接 DIG3 与 SEG4 的键被按下，则当 DIG3 输出高电平时 SEG4 检测到高电平；为了
防止因为按键抖动或者外界干扰而产生误码，CH451 实行两次扫描，只有当两次键盘扫描
的结果相同时，按键才会被确认有效。如果 CH451 检测到有效的按键，则记录下该按键
代码，并通过 DOUT 引脚产生低电平有效的键盘中断，此时单片机可以通过串行接口读取
按键代码；在没有检测到新的有效按键之前，CH451 不再产生任何键盘中断。CH451 不支
持组合键，也就是说，同一时刻，不能有两个或者更多的键被按下。
CH451 所提供的按键代码为 7 位，位 2～位 0 是列扫描码，位 5～位 3 是行扫描码，
位 6 是状态码（键按下为 1，键释放为 0）。例如，连接 DIG3 与 SEG4 的键被按下，则按
键代码是 1100011B 或者 63H，键被释放后，按键代码是 0100011B 或者 23H，其中，对应
DIG3 的列扫描码为 011B，对应 SEG4 的行扫描码为 100B。单片机可以在任何时候读取按
键代码，但一般在 CH451 检测到有效按键而产生键盘中断时读取按键代码，此时按键代
码的位 6 总是 1，另外，如果需要了解按键何时释放，单片机可以通过查询方式定期读取
按键代码，直到按键代码的位 6 为 0。下表是连接在 DIG7～DIG0 与 SEG7～SEG0 之间的键
被按下时，CH451 所提供的按键代码。这些按键代码具有一定的规律，如果需要键被释放
时的按键代码，则将表中的按键代码的位 6 置 0，或者将表中的按键代码减去 40H。
5.4. μP 监控
CH451 提供的μP 监控包括上电复位和看门狗 Watch-Dog。单片机、DSP、微处理器
等控制器的复位输入引脚可以根据需要直接连接到 CH451 的 RST 引脚或者 RST#引脚，当
CH451 通电或者看门狗溢出时，RST 引脚输出高电平有效的复位脉冲信号，RST#引脚输出
低电平有效的复位脉冲信号。CH451 的上电复位脉冲信号同时作用于 CH451 芯片的内部电
路，而看门狗复位脉冲信号不会对 CH451 芯片的内部电路起作用。
CH451 的上电复位是指上电过程（从断电状态变为正常供电状态的过程）中产生的
复位脉冲。CH451 的上电复位支持短至数微秒的快速上电过程和长达数秒的慢速上电过
程，以及正常供电状态下电压偶尔降低到复位门限以下的情况，但对于正常供电状态下
电源电压的小幅度波动以及各种短于数微秒的尖锋干扰，CH451 不会产生复位信号。为了
减少 CH451 驱动大电流而产生的电源干扰，在设计印制电路板 PCB 时，应该紧靠 CH451
芯片，在正负电源之间并联一组电源退耦电容，包括至少一个容量不小于 0.1uF 的独石
或者瓷片电容和一个容量不小于 100uF 的电解电容。
CH451 在启用看门狗功能后，只要清除输入引脚 DCLK 的电平没有变化，看门狗计时
器就会计时，当计满溢出周期时，就会产生看门狗复位脉冲信号。为了避免计时溢出而
产生复位信号，控制器应该定期变化 DCLK 的电平，及时清除看门狗的计时。CH451 的看
门狗计时可以被下述的任何一个操作清除：上电复位、RSTI 引脚的手工复位、DCLK 从低
电平变为高电平、DCLK 从高电平变为低电平、DCLK 从高电平变为低电平再立即恢复为高
电平等。启用看门狗功能后，当控制器的程序失控而使 DCLK 的电平长时间保持不变时，
CH451 就会输出看门狗复位脉冲信号，从而使控制器复位并重新进入正常工作状态。
5.5. 串行接口
CH451 具有硬件实现的高速 4 线串行接口，包括 4 根信号线：串行数据输入线 DIN、
串行数据时钟线 DCLK、串行数据加载线 LOAD、串行数据输出线 DOUT。其中，DIN、DCLK、
LOAD 是带上拉的输入信号线，默认是高电平；DOUT 在未启用键盘扫描功能时作为串行数
据输出线，在启用键盘扫描功能后作为键盘中断和数据输出线，默认是高电平。
DIN 用于提供串行数据，高电平表示位数据 1，低电平表示位数据 0，串行数据输入
的顺序是低位在前，高位在后。单片机可以在 DCLK 高电平期间变化 DIN 的电平，如果必
要也可以在 DCLK 低电平期间变化 DIN 的电平。另外，在上电复位后，CH451 默认选择 1
线串行接口，所以单片机必须在 DCLK 输出串行时钟之前，先在 DIN 上输出一个低电平脉
冲（由高电平变为低电平再恢复为高电平），通知 CH451 选择 4 线串行接口。
DCLK 用于提供串行时钟，CH451 在其上升沿从 DIN 输入数据，在其下降沿从 DOUT
输出数据。CH451 内部具有 12 位移位寄存器，在 DCLK 的上升沿，DIN 上的位数据被移入
移位寄存器的最高位寄存器，以此类推，原次低位数据移入最低位寄存器，在该上升沿
后的第一个下降沿，原次低位数据从 DOUT 输出。CH451 允许 DCLK 引脚的串行时钟频率大
于 10MHz，从而可以实现高速串行输入输出。
LOAD 用于加载串行数据，CH451 在其上升沿加载移位寄存器中的 12 位数据，作为操
作命令分析并处理。也就是说，LOAD 的上升沿是串行数据帧的帧完成标志，此时无论移
位寄存器中的 12 位数据是否有效，CH451 都会将其当作操作命令。
单片机向 CH451 输出串行数据的过程是（不是唯一的过程，可以有很多变化）：
① 输出一位数据，即向 DIN 输出最低位数据 B0，并向 DCLK 输出低电平脉冲（从高
电平变为低电平再恢复为高电平），其中包括一个上升沿使 CH451 输入位数据；
② 以同样的方式，输出位数据 B1～B11；
③ 向 LOAD 输出低电平脉冲，其中包括一个上升沿使 CH451 加载串行数据。
在本说明书中，将以 B0^B1^B2^B3^B4^B5^B6^B7^B8^B9^B10^B11^↑作为上述过程的
简化描述，其中，^代表 DCLK 的上升沿，↑代表 LOAD 的上升沿，B0～B11 分别代表 1 位
数据，如果是字符 0 或 1 则对应 DIN 输入的位数据，如果是字符 L 或 H 则对应 DOUT 输出
的位数据 0 或 1。例如，1^0^0^0^0^0^0^0^0^1^0^0^↑表示向 CH451 发送了一组 12 位的
串行数据 001000000001B；1^1^1^0^↑H^H^L^L^L^H^H^表示先向 CH451 发送了一组 4 位的
串行数据 0111B，然后接收了一组 7 位的串行数据 1100011B。
在未启用键盘扫描功能时，DOUT 用于输出串行数据，移位寄存器中的最低位数据总
是在 DCLK 的下降沿出现在 DOUT 引脚。CH451 支持无限制的级联，只要 3 根信号线就可以
连接无限多个 CH451 芯片。其中，所有 CH451 的 DCLK 并联后连接单片机的 DCLK 输出，
所有 CH451 的 LOAD 并联后连接单片机的 LOAD 输出，后级 CH451 的 DIN 连接前级 CH451
的 DOUT 输出，最前级 CH451 的 DIN 连接单片机的 DIN 输出。级联电路中，单片机每次输
出的串行数据必须是单个 CH451 的串行数据的位数乘以级联的级数。例如，CH451 的串行
数据是 12 位，如果 3 个 CH451 进行级联，则单片机每次输出的数据位数必须是 36 位，
依次是后级 CH451 的命令数据、中级 CH451 的命令数据、前级 CH451 的命令数据。
下图是在未启用键盘扫描功能时，单片机通过串行接口向 CH451 发送 12 位数据的波
形示意图，数据是 001000000001B，LOAD 的低电平脉冲可以更宽，图中以虚线表示。
当启用键盘扫描功能后，DOUT 用于键盘中断和数据输出，默认是高电平。当 CH451 检测到有效按键时，DOUT 输出低电平有效的键盘中断；单片机被中断后，发出读取按键 代码命令，CH451 在 LOAD 的上升沿后从 DOUT 输出 7 位按键代码的最高位；单片机继续输 出串行时钟，在 DCLK 的每个下降沿，CH451 依次从 DOUT 输出 7 位按键代码的剩余 6 位， 顺序是高位在前，低位在后；7 位按键代码输出完毕后，无论 DCLK 如何变化，CH451 都 将 DOUT 恢复为默认的高电平。单片机从 CH451 获得按键代码的过程是：
① 输出一位数据，即向 DIN 输出读取按键代码命令的最低位数据 B0，并向 DCLK 输 出低电平脉冲；
② 以同样的方式，输出读取按键代码命令的位数据 B1～B11；
③ 向 LOAD 输出低电平脉冲，其中包括一个上升沿使 CH451 加载串行数据，CH451
分析出是读取按键代码命令，立即在 DOUT 输出按键代码的最高位数据 K7；
④ 读取一位数据，即从 DOUT 输入按键代码的最高位数据 K7，并向 DCLK 输出低电
平脉冲；
⑤ 以同样的方式，输入按键代码的位数据 K6～K0。
实际上，CH451 的读取按键代码命令只有位数据 B8～B11 是有效的，所以为了节约
时间，单片机发出的读取按键代码命令只需要 4 位数据，而不必发送 B0～B7。例如，按
键代码是 63H，则上述过程的简化描述是 1^1^1^0^↑H^H^L^L^L^H^H^，即先向 CH451 发
出读取按键代码命令 0111xxxxxxxxB，然后从 DOUT 接收按键代码 1100011B。下图是单片
机向 CH451 发送命令并接收按键代码的波形示意图，MCU 是指单片机的工作状态。
6、操作命令
CH451 的操作命令均为 12 位，下表列出了 CH451 的各个操作命令所对应的 12 位串 行数据。其中，标注为 x 的位表示该位可以是任意值；标有名称的位表示该位在 CH451 芯片内部具有相应的寄存器，其数据根据操作命令的不同而变化。
6.1. 空操作：0000xxxxxxxxB
空操作命令不对 CH451 产生任何影响。该命令可以在多个 CH451 级联的应用中，透
过前级 CH451 向后级 CH451 发送操作命令而不影响前级 CH451 的状态。例如，要将操作
命令 001000000001B 发送给两级级联电路中的后级 CH451（后级 CH451 的 DIN 引脚连接前
级 CH451 的 DOUT 引脚），只要在该操作命令后添加空操作命令 000000000000B 再发送，
简化描述是 1^0^0^0^0^0^0^0^0^1^0^0^0^0^0^0^0^0^0^0^0^0^0^0^↑，那么，该操作命
令将经过前级 CH451 到达后级 CH451，而空操作命令留给了前级 CH451。另外，为了在不
影响 CH451 的前提下变化 DCLK 以清除看门狗计时，也可以发送空操作命令，在非级联的
应用中，空操作命令可以只发送有效数据 B8～B11，简化描述是 0^0^0^0^↑。
6.2. 芯片内部复位：001000000001B
内部复位命令将 CH451 的各个寄存器和各种参数复位到默认的状态。芯片上电时，
CH451 总是被复位，此时各个寄存器均复位为 0，各种参数均恢复为默认值。
6.3. 字数据左移：001100000000B
字数据左移命令将 CH451 的字数据左移一次，即从 DIG0 向 DIG7 移动一位，然后最
右边的 DIG0 补进数据 00H。例如，在数码管 DIG7～DIG0 显示“87654321”时，执行字数
据左移命令，显示变为“7654321 ”（不译码方式）或者“76543210”（BCD 译码方式）。
6.4. 字数据右移：001100000010B
字数据右移命令将 CH451 的字数据右移一次，即从 DIG7 向 DIG0 移动一位，然后最
左边的 DIG7 补进数据 00H。例如，在数码管 DIG7～DIG0 显示“87654321”时，执行字数
据右移命令，显示变为“ 8765432”（不译码方式）或者“08765432”（BCD 译码方式）。
6.5. 字数据左循环：001100000001B
字数据左循环命令将 CH451 的字数据左循环一次，即从 DIG0 向 DIG7 移动一位，然
后最右边的 DIG0 补进原 DIG7 的数据。例如，在数码管 DIG7～DIG0 显示“87654321”时，
执行字数据左循环命令，显示变为“76543218”。
6.6. 字数据右循环：001100000011B
字数据右循环命令将 CH451 的字数据右循环一次，即从 DIG7 向 DIG0 移动一位，然
后最左边的 DIG7 补进原 DIG0 的数据。例如，在数码管 DIG7～DIG0 显示“87654321”时，
执行字数据右循环命令，显示变为“18765432”。
6.7. 设定系统参数：010000000[WDOG][KEYB][DISP]B
设定系统参数命令用于设定 CH451 的系统级参数：看门狗使能 WDOG，键盘扫描使能
KEYB，显示驱动使能 DISP。各个参数均通过 1 位数据控制，将相应的数据位置为 1 则启
用该功能，否则关闭该功能（默认值）。例如，命令数据 010000000101B 表示启用看门狗
的功能、关闭键盘扫描的功能、启用显示扫描驱动的功能。
6.8. 设定显示参数：0101[MODE][LIMIT][INTENSITY] B
设定显示参数命令用于设定 CH451 的显示参数：译码方式 MODE，扫描极限 LIMIT，
显示亮度 INTENSITY。译码方式 MODE 通过 1 位数据控制，置 1 时选择 BCD 译码方式，置
0 时选择不译码方式（默认值）。扫描极限 LIMIT 通过 3 位数据控制，数据 001B～111B
和 000B 分别设定扫描极限为 1～7 和 8（默认值）。显示亮度 INTENSITY 通过 4 位数据控
制，数据 0001B～1111B 和 0000B 分别设定显示驱动占空比为 1/16～15/16 和 16/16（默 认值）。例如，命令数据 010101110000B 表示选择不译码方式、扫描极限为 7、显示驱动 占空比为 16/16；命令数据 010110001010B 表示选择 BCD 译码方式、扫描极限为 8、显示 驱动占空比为 10/16。
6.9. 设定闪烁控制：0110[D7S][D6S][D5S][D4S][D3S][D2S][D1S][D0S]B
设定闪烁控制命令用于设定 CH451 的闪烁显示属性：D7S～D0S 分别对应于 8 个字驱
动 DIG7～DIG0。闪烁属性 D7S～D0S 分别通过 1 位数据控制，将相应的数据位置为 1 则使
能闪烁显示，否则为正常显示，不闪烁（默认值）。例如，命令数据 011000100001B 表示
设定数码管 DIG5 和 DIG0 闪烁显示，其余数码管正常显示，不闪烁。
6.10. 加载字数据：1[DIG_ADDR][DIG_DATA]B
加载字数据命令用于将字数据 DIG_DATA 写入 DIG_ADDR 指定地址的数据寄存器中。
DIG_ADDR 通过 3 位数据指定数据寄存器的地址，数据 000B～111B 分别指定地址 0～7，
对应于 DIG0～DIG7 引脚驱动的 8 个数码管。DIG_DATA 是 8 位的字数据。例如，命令数据
100001111001B 表示将字数据 79H 写入第 1 个数据寄存器，如果是不译码方式，则 DIG0
引脚驱动的数码管将显示 E；命令数据 110010001000B 表示将字数据 88H 写入第 5 个数据
寄存器，如果是 BCD 译码方式，则 DIG4 引脚驱动的数码管将显示 8.。
6.11. 读取按键代码：0111xxxxxxxxB
读取按键代码命令用于获得 CH451 最近检测到的有效按键的按键代码。该命令是唯
一的具有数据返回的命令，CH451 从 DOUT 引脚输出按键代码，按键代码总是 7 位数据，
最高位是状态码，位 5～位 0 是扫描码。读取按键代码命令的位数据 B0～B7 可以是任意
值，所以控制器可以将该操作命令缩短为 4 位数据 B8～B11。例如，CH451 检测到有效按
键并中断，按键代码是 5EH，简化描述 1^1^1^0^↑表示向 CH451 发出读取按键代码命令
0111xxxxxxxxB，但实际并不读取按键代码；简化描述 1^1^1^0^↑H^L^H^H^H^H^L^表示先
向 CH451 发出读取按键代码命令 0111xxxxxxxxB，然后从 DOUT 获得按键代码 5EH。
8、应用 8.1.连接单片机（下图） CH451 通过串行接口与单片机相连接。U2（28 脚封装的CH451）向单片机 U1（51 系 列AT89C2051）提供复位信号RESET 和系统时钟信号SCLK，如果要求定时精确，单片机 也可以用晶振获得系统时钟信号。CH451 的段驱动引脚串接了电阻 R1（200Ω），用以限 制和均衡段驱动电流，在 5V 电源电压下，串接200Ω电阻通常对应段电流 13mA。电容C2 和C3 布置于U2 的电源引脚附近，用于电源退耦，减少驱动大电流产生的干扰。当不需 要键盘功能时，还可以省去 KEY 信号线，只使用 DCLK、DIN、LOAD 三根信号线；当使用 键盘功能时，CH451 的 DOUT 引脚的KEY 信号线最好连接到单片机的中断输入引脚，如果 连接到非中断输入引脚，则应该使用查询方式确定 CH451 是否检测到有效按键。
8.2. 驱动数码管（上图）
CH451 可以动态驱动 8 个共阴数码管，所有数码管的相同段引脚（段 A～段 G 以及小
数点）并联后通过串接的限流电阻 R1 连接 CH451 的段驱动引脚 SEG0～SEG7，各数码管的
阴极分别由 CH451 的 DIG0～DIG7 引脚进行驱动。串接限流电阻 R1 的阻值越大则段驱动
电流越小，数码管的显示亮度越低，R1 的阻值一般在 60Ω至 400Ω之间，在其它条件相
同的情况下，应该优先选择较大的阻值。在数码管的面板布局上，建议数码管从左到右
的顺序是 N1 靠左边，N8 靠右边，以便匹配字左右移动命令和字左右循环移动命令。
8.3. 键盘扫描（下图）
CH451 具有 64 键的键盘扫描功能，如果应用中只需要很少的按键，则可以在 8×8
矩阵中任意去掉不用的按键。为了防止键被按下后在 SEG 信号线与 DIG 信号线之间形成
短路，影响数码管显示，一般应该在 CH451 的 DIG0～DIG7 引脚与键盘矩阵之间串接限流
电阻 R2，其阻值可以从 1KΩ至 10KΩ。
当数码管多于 8 个时，可以采用多个 CH451 进行驱动。多个 CH451 与单片机的连接 方式，有两种方案：一是单片机为每个 CH451 提供一根独立的 LOAD 信号线，但 DIN 信号 线和 DCLK 信号线同时提供给所有的 CH451，也就是说，LOAD 信号线相当于 CH451 的片选线；二是将多个 CH451 进行级联。图中是以级联方式驱动发光二极管 LED 点阵，U3（PIC 系列单片机）通过 DIN1、DCLK 和 LOAD 三根信号线控制所有的 CH451。参考 16×16 布局 图，4 个 8×8 发光管阵列 L1～L4 组成 16×16 的点阵模块，如果要显示一个汉字，只要 将 32 字节的点阵数据通过 8 次 48 位的加载字数据命令送给 CH451 就可以了。因为是 4 个 CH451 级联，所以每个操作命令都必须是 48 位数据，依次是 U7、U6、U5 和 U4 的命令 数据，最后由 LOAD 信号线输出上升沿通知所有的 CH451 加载各自的命令数据。
8.5. 外部阻容振荡
CH451 使用一个系统时钟信号来同步芯片内部的各个功能部件，例如，当系统时钟
信号的频率变高时，显示驱动刷新将变快、按键响应时间将变短、上电复位信号的宽度
将变窄、看门狗周期也将变短。一般情况下，CH451 的系统时钟信号是由内置的阻容振荡
提供的，这样就不再需要任何外围电路，但内置 RC 振荡的频率受电源电压的影响较大，
当电源电压降低时，系统时钟信号的频率也随之降低。
在某些实际应用中，可能希望 CH451 提供更长或者更短的显示刷新周期、按键响应
时间等，这时就需要调节系统时钟信号的频率。CH451 提供了 CLK 引脚，用于外接阻容振
荡。当在 CLK 引脚与地 GND 之间跨接电容后，系统时钟信号的频率将变低；当在 CLK 引
脚与正电源 VCC 之间跨接电阻后，系统时钟信号的频率将变高。因为 CH451 的系统时钟
信号被用于芯片内部的所有功能部件，所以其频率不宜进行大幅度的调节，一般情况下，
跨接电容的容量在 5pF 至 100pF 之间，跨接电阻的阻值在 20KΩ至 500KΩ之间。跨接一
个 47pF 的电容则频率降低为一半，跨接一个 47KΩ的电阻则频率升高为两倍。
另外，CH451 的 CLK 引脚可以直接输入外部的系统时钟信号，但外部电路的驱动能
力不能小于±2mA。CH451 在 CLKO 引脚提供了系统时钟信号的二分频输出，对于一些不要
求精确定时的实际应用，可以由 CLKO 引脚向单片机提供时钟信号，简化外围电路。
8.6. 单片机接口程序
下面提供了 U1（MCS-51 单片机）与 U2（CH451）的接口程序，供参考。
;****************************************************************************
;需要主程序定义的参数
CH451_DCLK BIT P1.7 ;串行数据时钟,上升沿激活
CH451_DIN BIT P1.6 ;串行数据输出,接 CH451 的数据输入
CH451_LOAD BIT P1.5 ;串行命令加载,上升沿激活
CH451_DOUT BIT P3.2 ;INT0,键盘中断和键值数据输入,接 CH451 的数据输出
CH451_KEY DATA 7FH ;存放键盘中断中读取的键值
;****************************************************************************
; 初始化子程序
RET
;
; 输出命令子程序
; ENTRY: B-ACC 待写的 12 位数据, 低 8 位在 ACC 中, 高 4 位在 B 的低 4 位中
; USE: ACC, B, R7
CH451_WRITE: CLR EX0 ;禁止键盘中断
CLR CH451_LOAD ;命令开始,此命令可以放在后面
MOV R7,#08H ;将 ACC 中 8 位送出
CH451_WRITE_8: RRC A ;低位在前,高位在后
CLR CH451_DCLK
MOV CH451_DIN,C ;送出一位数据
SETB CH451_DCLK ;产生时钟上升沿通知 CH451 输入位数据
DJNZ R7,CH451_WRITE_8 ;位数据未完继续
MOV A,B
MOV R7,#04H ;将 B 中 4 位送出
CH451_WRITE_4: RRC A ;低位在前,高位在后
CLR CH451_DCLK
MOV CH451_DIN,C ;送出一位数据
SETB CH451_DCLK ;产生时钟上升沿通知 CH451 输入位数据
DJNZ R7,CH451_WRITE_4 ;位数据未完继续
SETB CH451_LOAD ;产生加载上升沿通知 CH451 处理命令数据
SETB EX0 ;允许键盘中断
RET
;
; 输入键值子程序
; EXIT: ACC 键值数据
; USE: ACC, R7
CH451_READ: CLR EX0 ;禁止键盘中断
CLR CH451_LOAD ;命令开始
MOV A,#07H ;读取键值命令的高 4 位 0111B MOV R7,#04H ;忽略 12 位命令的低 8 位
CH451_READ_4: RRC A ;低位在前,高位在后
CLR CH451_DCLK
MOV CH451_DIN,C ;送出一位数据
SETB CH451_DCLK ;产生时钟上升沿锁通知 CH451 输入位数据
DJNZ R7,CH451_READ_4 ;位数据未完继续
SETB CH451_LOAD ;产生加载上升沿通知 CH451 处理命令数据
CLR A ;先清除键值单元以便移位
MOV R7,#07H ;读入 7 位键值
CH451_READ_7: MOV C,CH451_DOUT ;读入一位数据
CLR CH451_DCLK ;产生时钟下升沿通知 CH451 输出下一位
RLC A ;数据移入 ACC,高位在前,低位在后
SETB CH451_DCLK
DJNZ R7,CH451_READ_7 ;位数据未完继续
CLR IE0 ;清中断标志,读操作过程中有低电平脉冲
SETB EX0 ;允许键盘中断
RET
;
; 键盘中断子程序
; USE: 堆栈 4 字节
CH451_INTER: PUSH PSW ;现场保护
PUSH ACC
CLR CH451_LOAD ;命令开始
MOV A,#0F7H ;读键值命令,忽略命令的低 8 位,高 4 位用作结束标志
CH451_INTER_4: SETB C ;在高位添 0 以检测位数据结束
RRC A ;低位在前,高位在后
CLR CH451_DCLK
MOV CH451_DIN,C ;送出一位数据
SETB CH451_DCLK ;产生时钟上升沿锁通知 CH451 输入位数据
CJNE A,#0FFH,CH451_INTER_4 ;位数据未完继续,共 4 位,完成后为 0FFH
SETB CH451_LOAD ;产生加载上升沿通知 CH451 处理命令数据
MOV A,#0FCH ;该数据用以检测位数据结束
CH451_INTER_7: MOV C,CH451_DOUT ;读入一位数据
CLR CH451_DCLK ;产生时钟下升沿通知 CH451 输出下一位
RLC A ;数据移入 ACC,高位在前,低位在后
SETB CH451_DCLK
JC CH451_INTER_7 ;位数据未完继续,共 7 位,完成后才移出 0
MOV CH451_KEY,A ;保存键值
POP ACC
POP PSW
CLR IE0 ;清中断标志,该指令需根据实际情况作修改
RETI ;中断返回
;
;****************************************************************************
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