一, Princip řízení segmentovaného LCD: odezva elektrického pole a dynamické skenování
Jádrem segmentovaného LCD je charakteristika odezvy elektrického pole molekul tekutých krystalů. Když je na elektrody aplikováno střídavé napětí, směr vyrovnání molekul tekutých krystalů se stáčí, čímž se mění průhlednost a tím se řídí jas segmentu pera. Jeho pohon musí splňovat dvě klíčové podmínky:
Střídavý pohon: Molekuly tekutých krystalů jsou citlivé na stejnosměrné napětí a dlouhodobé-používání může způsobit chemickou degradaci. Proto je nutné použít střídavý pohon, aby bylo zajištěno, že průměrné napětí aplikované na oba konce LCD je 0.
Dynamické skenování: Při použití metody segmentovaného skenování je vždy platný pouze jeden sken COM (společná elektroda) a zbývající COM jsou v neplatném stavu, aby se zabránilo křížové interferenci. Například 1/4 Duty (4 COM) LCD potřebuje dosáhnout vícesegmentového zobrazení rychlým přepínáním COM signálů.
Vezmeme-li jako příklad segmentový kód LCD s pracovním napětím 3,3 V, 1/4 Duty a 1/3 Bias, jeho prahové napětí je přibližně 1,1 V (3,3 V/3). Když je napětí na určitém segmentu LCD vyšší než 1,1 V, zobrazí se, a když je nižší než 1,1 V, vypne se. Aby se zabránilo vzniku duchů (slabé zobrazení), je nutné zajistit, aby rozdíl napětí během zobrazení byl větší nebo roven 3,0 V a menší nebo roven 1,0 V při vypnutí.
2, Hardware design: MCU pin přímý pohon a specializovaný výběr řadiče
1. Schéma přímého pohonu kolíků MCU
Vhodné pro průmyslové nástroje s menším počtem segmentů (jako jsou 4 bity a 8 segmentů), může výrazně snížit náklady a plochu PCB. Vezměme si jako příklad MM32F031C6T6:
Konfigurace COM portu: Použijte vysokoimpedanční režim GPIO, připojte 47K odpor ke kondenzátoru pro každý COM a získejte střední napětí (1/2 VDD) po RC filtraci. Nastavit výstup push{4}}pull během skenování, obnovit stav vysoké impedance během neskenování.
Konfigurace portu SEG: použití výstupního režimu push{0}}pull, inverzního nebo{1}}fázového se signálem COM k ovládání displeje. Například, když COM skenuje, pokud je třeba zobrazit SEG, vydává invertované napětí; Pokud je nutné jej vypnout, vystupujte se stejným fázovým napětím.
Obvod děliče napětí: Pro 1/3 Bias LCD je třeba použít odporovou dělicí síť (jako jsou kombinace odporů 150K, 10K, 100K, 47K) pro generování napětí 0,5 V, 2,5 V a 4,5 V, což zajistí, že port COM bude mít na výstupu střední napětí ve stavu vysokého odporu 2,5 V.
2. Vyhrazené řešení ovladače LCD
U složitých přístrojů, jako jsou víceřádkové displeje a ovládání podsvícení, se doporučuje používat MCU s vestavěnými-kontroléry LCD (např. Renesas RL78, řada RA4M1). Mezi jeho výhody patří:
Integrovaný design: Poskytuje moduly, jako jsou registry dat displeje, řízení hodin, zesilovací obvody atd., čímž se snižuje počet periferních komponent.
Flexibilní konfigurace: Podporuje více kombinací Duty (1/2, 1/3, 1/4 atd.) a Bias (1/2, 1/3, 1/4 atd.) pro přizpůsobení různým specifikacím LCD.
Optimalizace nízké spotřeby: Zastavením nepotřebných funkcí hodin (jako jsou registry OSMC) se sníží spotřeba energie a prodlouží se životnost baterie.
3, Implementace softwaru: Algoritmus skenování a řízení zobrazení
1. Algoritmus skenování jádra
Zobrazení segmentového kódu LCD je třeba dosáhnout pomocí časovaného skenování a typický proces je následující:
Inicializace: Nakonfigurujte režim kolíku MCU (stlačení-pull/vysoká impedance) a přerušení časovače (např. 2ms cyklus).
Funkce skenování: vyvolejte funkci skenování v přerušení časovače, kruhově přepněte signál COM a aktualizujte data SEG. Například 1/4 Duty LCD vyžaduje 8 cyklů volání k dokončení skenování jednoho snímku (obnovovací frekvence 62,5 Hz).
Ukládání dat do vyrovnávací paměti: Použijte pole video paměti k uložení obsahu zobrazení a převeďte čísla/znaky na kódy segmentů pomocí vyhledávání v tabulce (jako je číslo „8“ odpovídající 0x7F).
2. Optimalizace ovládání displeje
Úprava kontrastu: Upravte napájecí napětí úpravou sítě děliče napětí Bias odporu nebo -zesilovacího obvodu vestavěného MCU (jako je registr Renesas VLCD).
Mechanismus proti roztržení: U LCD s kolíky TE (synchronní signál) jsou TE pulzy zachycovány prostřednictvím přerušení GPIO, aby se dosáhlo synchronizace mezi daty paměti a obnovou; Pokud není k dispozici žádný TE kolík, lze zabránit roztržení obrazovky dotazem na skenovací řádek (jako je příkaz GetScanline v ST7789).
Režim nízké spotřeby: V režimu spánku jsou všechny kolíky COM/SEG na výstupu na nízké úrovni a obvod ovladače LCD je vypnutý, aby se snížila spotřeba proudu.
4, Průmyslová praxe: Celý proces od návrhu po sériovou výrobu
1. Přizpůsobený design
Poptávka po segmentovém kódovém LCD v průmyslových přístrojích je různorodá a je třeba ji přizpůsobit podle aplikačních scénářů
Velikost a počet segmentů: Pokud lékařské zařízení potřebuje zobrazovat údaje o teplotě, srdeční frekvenci a čase v prostoru 40 mm × 20 mm, je vyžadováno inovativní schéma uspořádání elektrod.
Barevný a optický režim: Pozitivní zobrazení (černé pozadí s bílým textem) je vhodné pro vnitřní prostředí, zatímco negativní zobrazení (bílé pozadí s černým textem) zlepšuje čitelnost venku; Poloprůhledný a poloreflexní režim je kompatibilní s podsvícením i odraženým světlem.
Adaptabilita na životní prostředí: Spolehlivost průmyslové třídy je zajištěna prostřednictvím -testu spouštění při 40 stupních nízké-teploty-, testu stárnutí při 85 stupních při vysoké teplotě a 2000hodinového testu nepřetržitého osvětlení.
2. Výroba a testování
Inteligentní výrobní linka: Přijetím dvojité záruky online detekce AOI a ruční respekce je celý proces od řezání vodivého skla ITO až po těsnění krystalů automatizován.
Přizpůsobení IC ovladače: Pro nízké-požadavky na energii si vyberte řešení s extrémně-nízkou spotřebou energie (jako jsou přizpůsobené IC ovladače od Xuda Electronics), abyste prodloužili životnost baterie.
Integrace podsvícení: U přístrojů, které vyžadují noční zobrazení, integrujte moduly EL nebo LED podsvícení a upravte jas pomocí stmívání PWM (jako je stmívání úrovně 1024 Tesla Model 3).
