一, Principiul de conducere al LCD-ului segmentat: răspuns la câmp electric și scanare dinamică
Miezul LCD-ului segmentat este caracteristicile de răspuns la câmpul electric ale moleculelor de cristale lichide. Când se aplică o tensiune alternativă peste electrozi, direcția de aliniere a moleculelor de cristale lichide se răsucește, schimbând transparența și controlând astfel luminozitatea segmentului stiloului. Unitatea sa trebuie să îndeplinească două condiții cheie:
Unitate de curent alternativ: moleculele de cristale lichide sunt sensibile la tensiunea de curent continuu, iar aplicarea-pe termen lung poate provoca degradarea chimică. Prin urmare, unitatea de curent alternativ trebuie utilizată pentru a se asigura că tensiunea medie aplicată la ambele capete ale ecranului LCD este 0.
Scanare dinamică: prin utilizarea metodei de scanare segmentată, doar o scanare COM (electrod comun) este validă în orice moment, iar COM rămase sunt într-o stare invalidă pentru a evita interferența încrucișată. De exemplu, un LCD 1/4 Duty (4 COM) trebuie să realizeze un afișaj cu mai multe segmente prin comutarea rapidă a semnalelor COM.
Luând ca exemplu un LCD cu cod de segment cu o tensiune de lucru de 3,3 V, 1/4 de sarcină și 1/3 de polarizare, tensiunea de prag de conducere este de aproximativ 1,1 V (3,3 V/3). Când tensiunea pe un anumit segment LCD este mai mare de 1,1 V, se va afișa, iar când este mai mică de 1,1 V, se va opri. Pentru a evita apariția fantomă (afișaj slab), este necesar să vă asigurați că diferența de tensiune în timpul afișajului este mai mare sau egală cu 3,0 V și mai mică sau egală cu 1,0 V atunci când este oprit.
2, Design hardware: MCU pin direct drive și selecție de controler dedicat
1. Schema de acționare directă a pinului MCU
Potrivit pentru instrumente industriale cu mai puține segmente (cum ar fi 4 biți și 8 segmente), poate reduce semnificativ costurile și suprafața PCB. Luând ca exemplu MM32F031C6T6:
Configurația portului COM: Folosiți modul de înaltă impedanță GPIO, conectați un rezistor de 47K la un condensator pentru fiecare COM și obțineți tensiunea punctului mediu (1/2 VDD) după filtrarea RC. Setați să împingă-ieșirea în timpul scanării, să restabilească starea de impedanță ridicată în timpul nescanării.
Configurația portului SEG: adoptarea modului de ieșire push-pull, inversare sau în-faza cu semnal COM pentru a controla afișajul. De exemplu, când scanează COM, dacă trebuie afișat un SEG, acesta emite o tensiune inversată; Dacă trebuie oprit, scoateți aceeași tensiune de fază.
Circuit de divizor de tensiune: pentru LCD-uri de polarizare 1/3, o rețea de divizor de rezistență (cum ar fi combinațiile de rezistență 150K, 10K, 100K, 47K) trebuie utilizată pentru a genera tensiuni de 0,5V, 2,5V și 4,5V, asigurându-se că portul COM emite o tensiune de punct mediu de 5V atunci când este într-o stare de rezistență ridicată.
2. Soluție dedicată pentru controler LCD
Pentru instrumente complexe, cum ar fi afișajele cu mai multe linii și controlul luminii de fundal, se recomandă utilizarea MCU-urilor cu controlere LCD-încorporate (cum ar fi seria Renesas RL78, RA4M1). Avantajele sale includ:
Design integrat: Oferă module precum registrele de date de afișare, controlul ceasului, circuitele de amplificare etc., reducând numărul de componente periferice.
Configurație flexibilă: acceptă mai multe combinații de Duty (1/2, 1/3, 1/4 etc.) și Bias (1/2, 1/3, 1/4 etc.) pentru a se adapta la diferite specificații ale LCD-urilor.
Optimizare de putere redusă: prin oprirea funcțiilor inutile ale ceasului (cum ar fi registrele OSMC), consumul de energie este redus și durata de viață a bateriei este extinsă.
3, Implementare software: algoritm de scanare și control afișare
1. Algoritm de scanare de bază
Afișarea codului de segment LCD trebuie realizată prin scanare temporizată, iar procesul tipic este următorul:
Inițializare: configurați modul PIN MCU (starea de împingere-tragere/impedanță ridicată) și întreruperea temporizatorului (cum ar fi ciclul de 2 ms).
Funcția de scanare: apelați funcția de scanare în întreruperea temporizatorului, comutați semnalul COM circular și actualizați datele SEG. De exemplu, un LCD 1/4 Duty necesită 8 cicluri de apel pentru a finaliza o scanare a unui cadru (rată de reîmprospătare de 62,5 Hz).
Buffering de date: utilizați o matrice de memorie video pentru a stoca conținutul afișat și pentru a converti numere/caracterele în coduri de segment prin căutarea în tabel (cum ar fi numărul „8” corespunzător lui 0x7F).
2. Optimizarea controlului afișajului
Ajustarea contrastului: reglați tensiunea de antrenare ajustând rețeaua divizor de tensiune a rezistenței de polarizare sau circuitul de amplificare integrat al MCU-(cum ar fi registrul Renesas VLCD).
Mecanism anti rupere: Pentru LCD-urile cu pini TE (semnal sincron), impulsurile TE sunt captate prin întreruperi GPIO pentru a realiza sincronizarea între datele de memorie și reîmprospătare; Când nu există pin TE, ecranul poate fi evitat să se rupă interogând linia de scanare (cum ar fi comanda GetScanline în ST7789).
Modul de putere redusă: În modul de repaus, toți pinii COM/SEG sunt scoși la un nivel scăzut, iar circuitul driverului LCD este oprit pentru a reduce consumul de curent.
4, Practică în industrie: întregul proces de la proiectare la producția în masă
1. Design personalizat
Cererea de LCD cu cod de segment în instrumentele industriale este diversă și trebuie personalizată în funcție de scenariile de aplicare
Dimensiunea și numărul de segmente: dacă echipamentul medical trebuie să afișeze date despre temperatură, ritm cardiac și timp într-un spațiu de 40 mm × 20 mm, este necesară o schemă inovatoare de aranjare a electrozilor.
Modul de culoare și optic: afișajul pozitiv (fundal negru cu text alb) este potrivit pentru mediile interioare, în timp ce afișajul negativ (fundal alb cu text negru) îmbunătățește lizibilitatea în exterior; Modul semitransparent și semireflectorizant este compatibil atât cu lumina de fundal, cât și cu lumina reflectată.
Adaptabilitate la mediu: fiabilitatea de calitate industrială este asigurată prin -testul de pornire la temperatură scăzută de 40 de grade--, testul de îmbătrânire la temperatură ridicată de 85 de grade și testul de iluminare continuă de 2000 de ore.
2. Producție și testare
Linie de producție inteligentă: Adoptând o garanție dublă a detectării AOI online și reinspecției manuale, întregul proces de la tăierea sticlei conductive ITO până la etanșarea cristalului este automatizat.
Potrivirea circuitului integrat al driverului: pentru cerințele de-consumă redusă, alegeți soluții de unitate de putere ultra-scăzută (cum ar fi circuitele integrate personalizate pentru drivere de la Xuda Electronics) pentru a prelungi durata de viață a bateriei.
Integrarea luminii de fundal: pentru instrumentele care necesită afișare pe timp de noapte, integrați module de iluminare de fundal EL sau LED și reglați luminozitatea prin reglarea luminii PWM (cum ar fi reglarea nivelului 1024 de la Tesla Model 3).
