一, Prinsip pemanduan LCD bersegmen: tindak balas medan elektrik dan pengimbasan dinamik
Teras LCD bersegmen ialah ciri tindak balas medan elektrik bagi molekul kristal cecair. Apabila voltan berselang-seli digunakan merentasi elektrod, arah penjajaran molekul kristal cecair berpusing, menukar ketelusan dan dengan itu mengawal kecerahan segmen pen. Pemacunya perlu memenuhi dua syarat utama:
Pemacu AC: Molekul hablur cecair adalah sensitif kepada voltan DC, dan aplikasi jangka-panjang boleh menyebabkan kemerosotan kimia. Oleh itu, pemacu AC mesti digunakan untuk memastikan bahawa voltan purata yang digunakan pada kedua-dua hujung LCD ialah 0.
Pengimbasan dinamik: Dengan menggunakan kaedah pengimbasan bersegmen, hanya satu imbasan COM (elektrod biasa) sah pada bila-bila masa, dan COM yang selebihnya berada dalam keadaan tidak sah untuk mengelakkan gangguan silang. Contohnya, LCD 1/4 Duty (4 COM) perlu mencapai paparan berbilang segmen dengan menukar isyarat COM dengan cepat.
Mengambil LCD kod segmen dengan voltan kerja 3.3V, 1/4 Duty dan 1/3 Bias sebagai contoh, voltan ambang pemacunya ialah kira-kira 1.1V (3.3V/3). Apabila voltan merentasi segmen LCD tertentu lebih tinggi daripada 1.1V, ia akan dipaparkan, dan apabila ia lebih rendah daripada 1.1V, ia akan dimatikan. Untuk mengelakkan hantu (paparan lemah), adalah perlu untuk memastikan bahawa perbezaan voltan semasa paparan adalah Lebih besar daripada atau sama dengan 3.0V dan Kurang daripada atau sama dengan 1.0V apabila dimatikan.
2, Reka bentuk perkakasan: Pemacu terus pin MCU dan pemilihan pengawal khusus
1. Skim pemacu terus pin MCU
Sesuai untuk instrumen industri dengan segmen yang lebih sedikit (seperti 4 bit dan 8 segmen), ia boleh mengurangkan kos dan kawasan PCB dengan ketara. Mengambil MM32F031C6T6 sebagai contoh:
Konfigurasi port COM: Gunakan mod impedans tinggi GPIO, sambungkan perintang 47K kepada kapasitor untuk setiap COM, dan dapatkan voltan titik tengah (1/2 VDD) selepas penapisan RC. Tetapkan untuk menolak-output tarik semasa pengimbasan, pulihkan keadaan impedans tinggi semasa bukan pengimbasan.
Konfigurasi port SEG: menggunakan mod output tolak-tarik, menyongsangkan atau dalam-fasa dengan isyarat COM untuk mengawal paparan. Sebagai contoh, apabila COM mengimbas, jika SEG perlu dipaparkan, ia mengeluarkan voltan terbalik; Jika ia perlu dimatikan, keluarkan voltan fasa yang sama.
Litar pembahagi voltan: Untuk 1/3 LCD Bias, rangkaian pembahagi perintang (seperti gabungan perintang 150K, 10K, 100K, 47K) perlu digunakan untuk menjana voltan 0.5V, 2.5V dan 4.5V, memastikan port COM mengeluarkan voltan titik tengah 2.5V.
2. Penyelesaian pengawal LCD khusus
Untuk instrumen kompleks seperti paparan berbilang baris dan kawalan lampu latar, adalah disyorkan untuk menggunakan MCU dengan-pengawal LCD terbina dalam (seperti Renesas RL78, siri RA4M1). Kelebihannya termasuk:
Reka bentuk bersepadu: Menyediakan modul seperti daftar data paparan, kawalan jam, litar rangsangan, dsb., mengurangkan bilangan komponen persisian.
Konfigurasi fleksibel: Menyokong berbilang kombinasi Duty (1/2, 1/3, 1/4, dsb.) dan Bias (1/2, 1/3, 1/4, dsb.) untuk menyesuaikan diri dengan spesifikasi LCD yang berbeza.
Pengoptimuman kuasa rendah: Dengan menghentikan fungsi jam yang tidak diperlukan (seperti daftar OSMC), penggunaan kuasa dikurangkan dan hayat bateri dilanjutkan.
3, Pelaksanaan Perisian: Algoritma Pengimbasan dan Kawalan Paparan
1. Algoritma pengimbasan teras
Paparan LCD kod segmen perlu dicapai melalui pengimbasan bermasa, dan proses biasa adalah seperti berikut:
Permulaan: Konfigurasikan mod pin MCU (tekan-keadaan impedans tinggi) dan gangguan pemasa (seperti kitaran 2ms).
Fungsi pengimbasan: panggil fungsi pengimbasan dalam gangguan pemasa, tukar isyarat COM secara bulat dan kemas kini data SEG. Sebagai contoh, 1/4 Duty LCD memerlukan 8 kitaran panggilan untuk menyelesaikan satu imbasan bingkai (kadar penyegaran 62.5Hz).
Penimbalan data: Gunakan tatasusunan memori video untuk menyimpan kandungan paparan dan tukar nombor/aksara kepada kod segmen melalui carian jadual (seperti nombor "8" sepadan dengan 0x7F).
2. Pengoptimuman kawalan paparan
Pelarasan kontras: Laraskan voltan pemacu dengan melaraskan rangkaian pembahagi voltan perintang Bias atau litar rangsangan terbina-dalam MCU (seperti daftar VLCD Renesas).
Mekanisme anti koyak: Untuk LCD dengan pin TE (isyarat segerak), denyutan TE ditangkap melalui gangguan GPIO untuk mencapai penyegerakan antara data memori dan penyegaran; Apabila tiada pin TE, skrin boleh dielakkan daripada koyak dengan menanyakan baris pengimbasan (seperti arahan GetScanline dalam ST7789).
Mod kuasa rendah: Dalam mod tidur, semua pin COM/SEG dikeluarkan pada tahap rendah, dan litar pemacu LCD dimatikan untuk mengurangkan penggunaan semasa.
4, Amalan Industri: Keseluruhan Proses daripada Reka Bentuk kepada Pengeluaran Besar-besaran
1. Reka bentuk tersuai
Permintaan untuk LCD kod segmen dalam instrumen industri adalah pelbagai dan perlu disesuaikan mengikut senario aplikasi
Saiz dan bilangan segmen: Jika peralatan perubatan perlu memaparkan suhu, kadar denyutan jantung dan data masa dalam ruang 40mm × 20mm, skema susunan elektrod yang inovatif diperlukan.
Mod warna dan optik: Paparan positif (latar belakang hitam dengan teks putih) sesuai untuk persekitaran dalaman, manakala paparan negatif (latar belakang putih dengan teks hitam) meningkatkan kebolehbacaan luar; Mod separa telus dan separa reflektif adalah serasi dengan kedua-dua lampu latar dan cahaya yang dipantulkan.
Kebolehsuaian alam sekitar: Kebolehpercayaan gred industri dipastikan melalui -ujian permulaan-suhu rendah 40 darjah-, ujian penuaan suhu tinggi 85 darjah dan ujian pencahayaan berterusan 2000 jam.
2. Pengeluaran dan ujian
Barisan pengeluaran pintar: Mengguna pakai jaminan dwi pengesanan AOI dalam talian dan pemeriksaan semula manual, keseluruhan proses daripada pemotongan kaca konduktif ITO kepada pengedap kristal adalah automatik.
Pemadanan IC pemacu: Untuk keperluan kuasa-rendah, pilih penyelesaian pemacu kuasa ultra-rendah (seperti IC pemacu tersuai daripada Xuda Electronics) untuk memanjangkan hayat bateri.
Penyepaduan lampu latar: Untuk instrumen yang memerlukan paparan waktu malam, sepadukan modul lampu latar EL atau LED dan laraskan kecerahan melalui pemalapan PWM (seperti peredupan tahap 1024 Tesla Model 3).
