一, Prinsip penggerak LCD tersegmentasi: respons medan listrik dan pemindaian dinamis
Inti dari LCD tersegmentasi adalah karakteristik respons medan listrik molekul kristal cair. Ketika tegangan bolak-balik diterapkan pada elektroda, arah penyelarasan molekul kristal cair berubah, mengubah transparansi dan dengan demikian mengontrol kecerahan segmen pena. Penggeraknya harus memenuhi dua kondisi utama:
Penggerak AC: Molekul kristal cair sensitif terhadap tegangan DC, dan-penggunaan jangka panjang dapat menyebabkan degradasi kimia. Oleh karena itu, penggerak AC harus digunakan untuk memastikan bahwa tegangan rata-rata yang diterapkan pada kedua ujung LCD adalah 0.
Pemindaian dinamis: Dengan menggunakan metode pemindaian tersegmentasi, hanya satu pemindaian COM (elektroda umum) yang valid setiap saat, dan COM yang tersisa berada dalam keadaan tidak valid untuk menghindari interferensi silang. Misalnya, LCD 1/4 Duty (4 COM) perlu mencapai tampilan multisegmen dengan mengalihkan sinyal COM dengan cepat.
Mengambil contoh LCD kode segmen dengan tegangan kerja 3.3V, 1/4 Duty, dan 1/3 Bias, tegangan ambang batas penggeraknya sekitar 1.1V (3.3V/3). Ketika tegangan pada segmen LCD tertentu lebih tinggi dari 1,1V, maka akan ditampilkan, dan ketika lebih rendah dari 1,1V, maka akan mati. Untuk menghindari ghosting (tampilan lemah), perlu dipastikan bahwa perbedaan voltase selama tampilan lebih besar dari atau sama dengan 3.0V dan kurang dari atau sama dengan 1.0V saat dimatikan.
2, desain perangkat keras: penggerak langsung pin MCU dan pilihan pengontrol khusus
1. Skema penggerak langsung pin MCU
Cocok untuk instrumen industri dengan segmen lebih sedikit (seperti 4 bit dan 8 segmen), ini dapat mengurangi biaya dan area PCB secara signifikan. Mengambil MM32F031C6T6 sebagai contoh:
Konfigurasi port COM: Gunakan mode impedansi tinggi GPIO, sambungkan resistor 47K ke kapasitor untuk setiap COM, dan dapatkan tegangan titik tengah (1/2 VDD) setelah pemfilteran RC. Atur ke output push-pull selama pemindaian, pulihkan status impedansi tinggi selama non-pemindaian.
Konfigurasi port SEG: mengadopsi mode keluaran dorong-tarik, membalik atau sefase-dengan sinyal COM untuk mengontrol tampilan. Misalnya, ketika COM memindai, jika SEG perlu ditampilkan, ia mengeluarkan tegangan terbalik; Jika perlu dimatikan, keluarkan tegangan fasa yang sama.
Rangkaian pembagi tegangan: Untuk LCD Bias 1/3, jaringan pembagi resistor (seperti kombinasi resistor 150K, 10K, 100K, 47K) perlu digunakan untuk menghasilkan tegangan 0,5V, 2,5V, dan 4,5V, memastikan bahwa port COM mengeluarkan tegangan titik tengah 2,5V ketika dalam keadaan resistansi tinggi.
2. Solusi pengontrol LCD khusus
Untuk instrumen kompleks seperti tampilan multi-garis dan kontrol lampu latar, disarankan untuk menggunakan MCU dengan-pengontrol LCD bawaan (seperti Renesas RL78, seri RA4M1). Keunggulannya antara lain:
Desain terintegrasi: Menyediakan modul seperti register data tampilan, kontrol jam, sirkuit penguat, dll., mengurangi jumlah komponen periferal.
Konfigurasi fleksibel: Mendukung beberapa kombinasi Tugas (1/2, 1/3, 1/4, dll.) dan Bias (1/2, 1/3, 1/4, dll.) untuk beradaptasi dengan spesifikasi LCD yang berbeda.
Optimalisasi daya rendah: Dengan menghentikan fungsi jam yang tidak perlu (seperti register OSMC), konsumsi daya berkurang dan masa pakai baterai diperpanjang.
3, Implementasi Perangkat Lunak: Algoritma Pemindaian dan Kontrol Tampilan
1. Algoritma pemindaian inti
Tampilan LCD kode segmen perlu dicapai melalui pemindaian berjangka waktu, dan proses umumnya adalah sebagai berikut:
Inisialisasi: Konfigurasikan mode pin MCU (push-pull/keadaan impedansi tinggi) dan interupsi pengatur waktu (misalnya siklus 2 mdtk).
Fungsi pemindaian: memanggil fungsi pemindaian di interupsi pengatur waktu, mengalihkan sinyal COM secara melingkar dan memperbarui data SEG. Misalnya, LCD Tugas 1/4 memerlukan 8 siklus panggilan untuk menyelesaikan satu pemindaian bingkai (kecepatan refresh 62,5Hz).
Buffer data: Gunakan array memori video untuk menyimpan konten tampilan, dan ubah angka/karakter menjadi kode segmen melalui pencarian tabel (seperti angka "8" yang sesuai dengan 0x7F).
2. Optimasi kontrol tampilan
Penyesuaian kontras: Sesuaikan tegangan penggerak dengan menyesuaikan jaringan pembagi tegangan resistor Bias atau sirkuit peningkatan bawaan MCU (misalnya register Renesas VLCD).
Mekanisme anti sobek: Untuk LCD dengan pin TE (sinyal sinkron), pulsa TE ditangkap melalui interupsi GPIO untuk mencapai sinkronisasi antara data memori dan penyegaran; Jika tidak ada pin TE, layar dapat dihindari agar tidak robek dengan menanyakan baris pemindaian (seperti perintah GetScanline di ST7789).
Mode daya rendah: Dalam mode tidur, semua pin COM/SEG dikeluarkan pada level rendah, dan sirkuit driver LCD dimatikan untuk mengurangi konsumsi arus.
4, Praktek Industri: Keseluruhan Proses dari Desain hingga Produksi Massal
1. Desain yang disesuaikan
Permintaan LCD kode segmen pada instrumen industri beragam dan perlu disesuaikan menurut skenario aplikasi
Ukuran dan jumlah segmen: Jika peralatan medis perlu menampilkan data suhu, detak jantung, dan waktu dalam ruang berukuran 40mm × 20mm, diperlukan skema pengaturan elektroda yang inovatif.
Mode warna dan optik: Tampilan positif (latar belakang hitam dengan teks putih) cocok untuk lingkungan dalam ruangan, sedangkan tampilan negatif (latar belakang putih dengan teks hitam) meningkatkan keterbacaan di luar ruangan; Mode semi transparan dan semi reflektif kompatibel dengan lampu latar dan cahaya pantulan.
Kemampuan beradaptasi terhadap lingkungan: Keandalan tingkat industri dipastikan melalui uji -pengaktifan suhu rendah-suhu-40 derajat, uji penuaan suhu tinggi 85 derajat, dan uji pencahayaan terus menerus selama 2000 jam.
2. Produksi dan pengujian
Lini produksi cerdas: Mengadopsi jaminan ganda deteksi AOI online dan inspeksi ulang manual, seluruh proses mulai dari pemotongan kaca konduktif ITO hingga penyegelan kristal dilakukan secara otomatis.
Pencocokan IC driver: Untuk kebutuhan-daya rendah, pilih solusi drive berdaya ultra-rendah (seperti IC driver khusus dari Xuda Electronics) untuk memperpanjang masa pakai baterai.
Integrasi lampu latar: Untuk instrumen yang memerlukan tampilan malam hari, integrasikan modul lampu latar EL atau LED dan sesuaikan kecerahan melalui peredupan PWM (seperti peredupan tingkat 1024 Tesla Model 3).
