1, Arsitektur perangkat keras: Driver multi unit dan sinkronisasi sinyal
Tampilan multi unit LCD tersegmentasi bergantung pada desain multi COM (common end) tingkat perangkat keras dan multi SEG (segment end). Mengambil layar kode segmen LCD 4-digit sebagai contoh, biasanya berisi 4 port COM dan beberapa port SEG di dalamnya, dengan setiap kombinasi COM-SEG sesuai dengan unit tampilan (seperti digit atau simbol satuan). Misalnya, model layar kode segmen tertentu menggerakkan 4 bit digital melalui 4 port COM, sambil menggunakan port SEG tambahan untuk mengontrol tampilan simbol satuan (V/A/Hz).
Parameter perangkat keras utama:
Tugas : Menentukan jumlah port COM. Misalnya, 1/4 Duty berarti 4 port COM digerakkan secara bergantian, dengan masing-masing port memiliki siklus tugas 25%, cocok untuk tampilan 4 digit.
BIAS (Rasio Bias): Mempengaruhi kontras dan tegangan penggerak. 1/3 BIAS berarti tegangan penggerak adalah 1/3 dari tegangan pengoperasian, yang dapat mengurangi konsumsi daya dan meningkatkan stabilitas tampilan.
Stabilitas tegangan: Molekul kristal cair perlu digerakkan oleh sinyal AC, dan bias DC dapat menyebabkan tampilan buram. Misalnya, proyek tertentu menggunakan mikrokontroler STM32F103C8T6 untuk menghasilkan sinyal gelombang persegi AC yang akurat melalui pengatur waktu, memastikan perbedaan tegangan yang stabil sebesar 3,3V dan menghindari penuaan molekul kristal cair.
Skenario aplikasi umum:
Peralatan pemantauan daya: Perlu menampilkan parameter seperti tegangan (V), arus (A), dan daya (W) secara bersamaan. Pengukur pintar tertentu mengadopsi layar kode segmen 8-bit, yang secara sinkron menampilkan 4 set angka (seperti 220V, 5,6A) dan 3 simbol unit melalui 8 port COM dan 32 port SEG.
Monitor medis: Saat menampilkan parameter seperti detak jantung (bpm) dan oksigen darah (SpO2%), tipe data yang berbeda perlu dibedakan melalui beberapa port COM. Misalnya, model monitor tertentu mengadopsi desain 1/8 Duty, mendukung kontrol independen terhadap 8 digit dan 4 simbol unit.
2, logika pengemudi: pemindaian dinamis dan pemetaan data
Tampilan multi unit LCD kode segmen perlu dicapai melalui pemindaian dinamis. Logika intinya adalah menggunakan kembali port COM dengan cara-berbagi waktu, mengganti konten tampilan dengan cepat, dan memanfaatkan efek persistensi persepsi visual manusia untuk membentuk gambar yang stabil. Langkah-langkah spesifiknya adalah sebagai berikut:
Pemetaan data: Mengubah angka dan simbol satuan yang akan ditampilkan menjadi data kode segmen. Misalnya, kode segmen untuk nomor "8" adalah 0x7F (sesuai dengan segmen a-g yang menyala penuh), dan kode segmen untuk unit "V" adalah 0x01 (hanya segmen a yang menyala).
Pemindaian dinamis: Aktifkan port COM dalam siklus tetap (seperti 1 ms) dan kirim data SEG yang sesuai. Misalnya, dalam tampilan 4 digit, COM1-COM4 diaktifkan secara bergantian, hanya memperbarui nomor dan unit yang sesuai dengan port COM saat ini setiap kali.
Kontrol kontras: Optimalkan kinerja tampilan dengan menyesuaikan tegangan penggerak atau siklus kerja. Misalnya, dalam lingkungan dengan cahaya terang, proyek tertentu menyesuaikan BIAS dari 1/3 menjadi 1/4, meningkatkan kontras menjadi 1500:1, dan memastikan simbol satuan jelas dan dapat dibedakan.
3, Pemrograman Perangkat Lunak: Manajemen multi tugas dan Pembaruan Data
Implementasi perangkat lunak tampilan multi unit perlu mengatasi dua tantangan utama: data-waktu nyata dan sinkronisasi tampilan. Berikut ini adalah strategi pengoptimalan utama:
Pemindaian berbasis interupsi: Menggunakan interupsi pengatur waktu untuk mencapai pemindaian berkala dan menghindari pemblokiran program utama. Misalnya, sebuah proyek menyetel interupsi pengatur waktu 1 md, yang memperbarui data untuk satu port COM setiap kali dan menyelesaikan penyegaran layar penuh dalam 4 md.
Mekanisme buffering ganda: menggunakan dua buffer tampilan (latar depan/latar belakang), buffer latar depan digunakan untuk tampilan saat ini, dan buffer latar belakang digunakan untuk pembaruan data. Setelah pembaruan selesai, alihkan buffer melalui flag untuk menghindari kedipan yang disebabkan oleh mutasi data selama proses pemindaian.
Peralihan dinamis simbol satuan: Memuat simbol satuan secara dinamis berdasarkan tipe parameter. Misalnya, dalam skenario pengukuran frekuensi, ketika sinyal masukan terdeteksi sebagai gelombang persegi, unit secara otomatis dialihkan dari "V" ke "Hz".
Kasus: Pengukur Frekuensi Cerdas
Sebuah proyek didasarkan pada chip driver STM32F103 dan HT1621 untuk mencapai pengukuran dan tampilan frekuensi gelombang persegi. Proses perangkat lunaknya adalah sebagai berikut:
Pengukuran frekuensi: Gunakan pengatur waktu untuk menangkap kenaikan sinyal input, menghitung periode, dan mengubahnya menjadi nilai frekuensi.
Dekomposisi data: Menguraikan nilai frekuensi menjadi ribuan, ratusan, puluhan, dan satuan digit.
Penilaian unit: Jika frekuensi lebih besar dari 1kHz, unit akan menampilkan "kHz"; Jika tidak, tampilkan 'Hz'.
Pembaruan tampilan: Kirim data kode segmen numerik dan unit ke HT1621 melalui antarmuka SPI, dan gerakkan LCD 4 digit untuk memperbarui secara sinkron.
4, Strategi optimasi: Meningkatkan kualitas dan keandalan tampilan
Desain anti interferensi: Dalam lingkungan elektromagnetik yang kuat (seperti lokasi industri), kabel terlindung digunakan untuk menghubungkan LCD dan MCU, dan penyaringan manik magnetik ditambahkan di ujung catu daya untuk mengurangi gangguan kebisingan.
Kompensasi suhu rendah: Pada -20 derajat, penurunan aktivitas molekul kristal cair dapat menyebabkan penurunan kontras. Dengan meningkatkan tegangan penggerak (misalnya dari 3,3V ke 3,6V) atau menambahkan logika pemanasan awal (ditampilkan dengan kontras rendah saat pengaktifan dan secara bertahap kembali ke nilai normal), masalah dapat diselesaikan.
Pengoptimalan daya rendah: Pada perangkat bertenaga baterai, strategi penyesuaian frekuensi pemindaian secara dinamis diterapkan. Misalnya, ketika tidak ada pengoperasian, mengurangi frekuensi pemindaian dari 1kHz ke 100Hz akan mengurangi konsumsi daya sebesar 90%, sekaligus mempertahankan konten tampilan melalui sirkuit penahan perangkat keras.
