一, Principi de conducció de LCD segmentat: resposta de camp elèctric i exploració dinàmica
El nucli de la LCD segmentada són les característiques de resposta del camp elèctric de les molècules de cristall líquid. Quan s'aplica una tensió alterna als elèctrodes, la direcció d'alineació de les molècules de cristall líquid es gira, canviant la transparència i controlant així la brillantor del segment de la ploma. La seva unitat ha de complir dues condicions clau:
Unitat de CA: les molècules de cristall líquid són sensibles a la tensió de CC i l'aplicació a llarg termini-pode causar degradació química. Per tant, s'ha d'utilitzar la unitat de CA per garantir que la tensió mitjana aplicada als dos extrems de la pantalla LCD sigui 0.
Escaneig dinàmic: mitjançant l'ús del mètode d'escaneig segmentat, només un escaneig COM (elèctrode comú) és vàlid en qualsevol moment i els COM restants estan en un estat no vàlid per evitar interferències creuades. Per exemple, una pantalla LCD 1/4 Duty (4 COM) ha d'aconseguir una visualització de diversos segments canviant ràpidament els senyals COM.
Prenent com a exemple una pantalla LCD de codi de segment amb una tensió de treball de 3,3 V, 1/4 de servei i 1/3 de polarització, la seva tensió llindar de conducció és d'uns 1,1 V (3,3 V/3). Quan la tensió a través d'un segment LCD determinat és superior a 1,1 V, es mostrarà, i quan sigui inferior a 1,1 V, s'apaga. Per evitar la visualització fantasma (pantalla dèbil), cal assegurar-se que la diferència de tensió durant la visualització sigui superior o igual a 3,0 V i inferior o igual a 1,0 V quan està apagada.
2, Disseny de maquinari: unitat directa de pin MCU i selecció de controlador dedicat
1. Esquema d'accionament directe de pins MCU
Apte per a instruments industrials amb menys segments (com ara 4 bits i 8 segments), pot reduir significativament els costos i l'àrea de PCB. Prenent MM32F031C6T6 com a exemple:
Configuració del port COM: utilitzeu el mode d'alta impedància GPIO, connecteu una resistència de 47K a un condensador per a cada COM i obteniu la tensió del punt mitjà (1/2 VDD) després del filtratge RC. S'estableix per empènyer-extraure la sortida durant l'escaneig, restaurar l'estat d'alta impedància durant l'escaneig.
Configuració del port SEG: adoptant el mode de sortida push-pull, invertint o en-fase amb senyal COM per controlar la pantalla. Per exemple, quan escaneja COM, si cal mostrar un SEG, emet una tensió invertida; Si s'ha d'apagar, emet la mateixa tensió de fase.
Circuit divisor de tensió: per a les LCD de biaix 1/3, s'ha d'utilitzar una xarxa divisora de resistències (com ara combinacions de resistències de 150K, 10K, 100K, 47K) per generar voltatges de 0,5V, 2,5V i 4,5V, assegurant que el port COM emeti una tensió de punt mitjà quan es troba en un estat de resistència de 2.5V.
2. Solució de controlador LCD dedicada
Per a instruments complexos, com ara pantalles de diverses línies i control de retroil·luminació, es recomana utilitzar MCU amb controladors LCD-incorporats (com ara Renesas RL78, sèrie RA4M1). Els seus avantatges inclouen:
Disseny integrat: proporciona mòduls com ara registres de dades de visualització, control de rellotge, circuits de reforç, etc., reduint el nombre de components perifèrics.
Configuració flexible: Admet múltiples combinacions de Duty (1/2, 1/3, 1/4, etc.) i Bias (1/2, 1/3, 1/4, etc.) per adaptar-se a diferents especificacions de LCD.
Optimització de baixa potència: en aturar les funcions del rellotge innecessàries (com els registres OSMC), es redueix el consum d'energia i s'allarga la durada de la bateria.
3, Implementació de programari: algorisme d'escaneig i control de visualització
1. Algorisme d'escaneig del nucli
La visualització del codi de segment LCD s'ha d'aconseguir mitjançant l'escaneig temporitzat i el procés típic és el següent:
Inicialització: configureu el mode de pin MCU (estat d'impuls-pull/alta impedància) i la interrupció del temporitzador (com ara un cicle de 2 ms).
Funció d'escaneig: truqueu la funció d'escaneig a l'interrupció del temporitzador, canvieu el senyal COM circularment i actualitzeu les dades SEG. Per exemple, una pantalla LCD d'1/4 de servei requereix 8 cicles de trucada per completar una exploració de fotogrames (freqüència d'actualització de 62,5 Hz).
Memòria de dades: utilitzeu una matriu de memòria de vídeo per emmagatzemar contingut de visualització i convertir números/caràcters en codis de segment mitjançant la cerca de taula (com ara el número "8" corresponent a 0x7F).
2. Optimització del control de la pantalla
Ajust del contrast: ajusteu la tensió de conducció ajustant la xarxa divisora de tensió de la resistència de polarització o el circuit d'augment{0}}integrat de l'MCU (com ara el registre VLCD de Renesas).
Mecanisme anti-esquinçament: per als LCD amb pins TE (senyal síncron), els polsos TE es capturen mitjançant interrupcions GPIO per aconseguir la sincronització entre les dades de memòria i l'actualització; Quan no hi ha cap PIN TE, es pot evitar que la pantalla es trenqui consultant la línia d'escaneig (com ara l'ordre GetScanline a ST7789).
Mode de baixa potència: en mode de repòs, tots els pins COM/SEG surten a un nivell baix i el circuit del controlador LCD s'apaga per reduir el consum de corrent.
4, Pràctica de la indústria: tot el procés des del disseny fins a la producció en massa
1. Disseny personalitzat
La demanda de LCD de codi de segment en instruments industrials és diversa i s'ha de personalitzar segons els escenaris d'aplicació
Mida i nombre de segments: si l'equip mèdic necessita mostrar dades de temperatura, freqüència cardíaca i temps en un espai de 40 mm × 20 mm, cal un esquema innovador de disposició dels elèctrodes.
Color i mode òptic: la pantalla positiva (fons negre amb text blanc) és adequada per a entorns interiors, mentre que la pantalla negativa (fons blanc amb text negre) millora la llegibilitat exterior; El mode semitransparent i semi reflectant és compatible tant amb la llum de fons com amb la llum reflectida.
Adaptabilitat al medi ambient: la fiabilitat de grau industrial s'assegura mitjançant una prova d'inici a baixa-temperatura-de 40 graus, una prova d'envelliment a alta temperatura de 85 graus i una prova d'il·luminació contínua de 2000 hores.
2. Producció i proves
Línia de producció intel·ligent: adoptant una doble garantia de detecció d'AOI en línia i reinspecció manual, tot el procés, des del tall de vidre conductor ITO fins al segellat de cristall, està automatitzat.
Coincidència d'IC del controlador: per a requisits de baixa-potència, trieu solucions d'accionament d'ultra-potència (com ara CI de controlador personalitzat de Xuda Electronics) per allargar la durada de la bateria.
Integració de la llum de fons: per als instruments que requereixen una visualització nocturna, integreu mòduls de retroil·luminació EL o LED i ajusteu la brillantor mitjançant l'atenuació PWM (com ara l'atenuació del nivell 1024 de Tesla Model 3).
