一, Køreprincippet for segmenteret LCD: elektrisk feltrespons og dynamisk scanning
Kernen i segmenteret LCD er de elektriske feltresponsegenskaber for flydende krystalmolekyler. Når der påføres en vekselspænding på tværs af elektroderne, vrides justeringsretningen af flydende krystalmolekylerne, hvilket ændrer gennemsigtigheden og kontrollerer dermed pensegmentets lysstyrke. Dens drev skal opfylde to nøglebetingelser:
AC-drev: Flydende krystalmolekyler er følsomme over for jævnspænding, og langvarig-anvendelse kan forårsage kemisk nedbrydning. Derfor skal AC-drevet bruges til at sikre, at den gennemsnitlige spænding, der påføres begge ender af LCD'et, er 0.
Dynamisk scanning: Ved at bruge segmenteret scanningsmetode er kun én COM (fælles elektrode) scanning gyldig til enhver tid, og de resterende COM er i en ugyldig tilstand for at undgå krydsinterferens. For eksempel skal en 1/4 Duty (4 COM) LCD-skærm opnå multisegment-visning ved hurtigt at skifte COM-signaler.
Tager man en segmentkode LCD med en arbejdsspænding på 3,3V, 1/4 Duty og 1/3 Bias som et eksempel, er dens drivende tærskelspænding omkring 1,1V (3,3V/3). Når spændingen over et bestemt LCD-segment er højere end 1,1V, vises den, og når den er lavere end 1,1V, slukkes den. For at undgå ghosting (svagt display) er det nødvendigt at sikre, at spændingsforskellen under displayet er større end eller lig med 3,0V og mindre end eller lig med 1,0V, når den er slukket.
2, Hardware design: MCU pin direkte drev og dedikeret controller valg
1. MCU pin direkte drev skema
Velegnet til industrielle instrumenter med færre segmenter (såsom 4 bit og 8 segmenter), kan det reducere omkostninger og PCB-areal betydeligt. Tager MM32F031C6T6 som et eksempel:
COM-portkonfiguration: Brug GPIO højimpedanstilstand, tilslut en 47K modstand til en kondensator for hver COM, og opnå midtpunktsspændingen (1/2 VDD) efter RC-filtrering. Indstil til push-pull-output under scanning, gendan højimpedanstilstand under ikke-scanning.
SEG-portkonfiguration: Anvendelse af push-pull-outputtilstand, invertering eller i-fase med COM-signal for at styre displayet. For eksempel, når COM scanner, hvis en SEG skal vises, udsender den en inverteret spænding; Hvis det skal slukkes, skal du udlæse den samme fasespænding.
Spændingsdelerkredsløb: For 1/3 Bias LCD'er skal der bruges et modstandsdelernetværk (såsom 150K, 10K, 100K, 47K modstandskombinationer) til at generere 0,5V, 2,5V og 4,5V spændinger, hvilket sikrer, at COM-porten udsender en høj midtpunktsspænding.V-tilstand.
2. Dedikeret LCD-controllerløsning
Til komplekse instrumenter såsom multi-line displays og baggrundslysstyring anbefales det at bruge MCU'er med indbyggede -LCD-controllere (såsom Renesas RL78, RA4M1-serien). Dens fordele omfatter:
Integreret design: Giver moduler såsom displaydataregistre, urkontrol, boost-kredsløb osv., hvilket reducerer antallet af perifere komponenter.
Fleksibel konfiguration: Understøtter flere kombinationer af Duty (1/2, 1/3, 1/4 osv.) og Bias (1/2, 1/3, 1/4 osv.) for at tilpasse til forskellige specifikationer af LCD'er.
Lav strømoptimering: Ved at stoppe unødvendige urfunktioner (såsom OSMC-registre), reduceres strømforbruget, og batteriets levetid forlænges.
3, Softwareimplementering: Scanningsalgoritme og skærmkontrol
1. Core scanning algoritme
Visningen af segmentkode LCD skal opnås gennem tidsindstillet scanning, og den typiske proces er som følger:
Initialisering: Konfigurer MCU pin-tilstand (push-pull/høj impedanstilstand) og timerafbrydelse (såsom 2ms-cyklus).
Scanningsfunktion: Kald scanningsfunktionen i timer-afbrydelsen, skift COM-signalet cirkulært og opdater SEG-dataene. For eksempel kræver en 1/4 Duty LCD 8 opkaldscyklusser for at fuldføre en billedscanning (opdateringshastighed på 62,5 Hz).
Databuffring: Brug et videohukommelsesarray til at gemme displayindhold og konverter tal/tegn til segmentkoder gennem tabelopslag (såsom tallet "8" svarende til 0x7F).
2. Skærmstyringsoptimering
Kontrastjustering: Juster drivspændingen ved at justere Bias resistor voltage divider-netværket eller MCU indbygget-boost-kredsløb (såsom Renesas VLCD-register).
Antirivningsmekanisme: For LCD'er med TE-ben (synkront signal) fanges TE-impulser gennem GPIO-afbrydelser for at opnå synkronisering mellem hukommelsesdata og opdatering; Når der ikke er nogen TE-pin, kan skærmen undgås i at rive ved at forespørge på scanningslinjen (såsom GetScanline-kommandoen i ST7789).
Laveffekttilstand: I dvaletilstand udsendes alle COM/SEG-ben på et lavt niveau, og LCD-driverkredsløbet er slukket for at reducere strømforbruget.
4, Branchepraksis: Hele processen fra design til masseproduktion
1. Tilpasset design
Efterspørgslen efter segmentkode LCD i industrielle instrumenter er forskellig og skal tilpasses i henhold til applikationsscenarier
Størrelse og antal af segmenter: Hvis medicinsk udstyr skal vise temperatur-, puls- og tidsdata i et rum på 40 mm × 20 mm, er et innovativt elektrodearrangement påkrævet.
Farve og optisk tilstand: Positivt display (sort baggrund med hvid tekst) er velegnet til indendørs miljøer, mens negativt display (hvid baggrund med sort tekst) forbedrer udendørs læsbarhed; Den semi-transparente og semi-reflekterende tilstand er kompatibel med både baggrundslys og reflekteret lys.
Miljøtilpasningsevne: Pålidelighed i industriel kvalitet er sikret gennem -40 graders lav-temperaturstart-test, 85 graders højtemperatur-ældningstest og 2000 timers kontinuerlig belysningstest.
2. Produktion og test
Intelligent produktionslinje: Ved at vedtage en dobbelt garanti for online AOI-detektion og manuel geninspektion er hele processen fra ITO-ledende glasskæring til krystalforsegling automatiseret.
Matching af driver-IC: For lave-strømkrav skal du vælge ultra-drevløsninger med lav effekt (såsom tilpassede driver-IC'er fra Xuda Electronics) for at forlænge batteriets levetid.
Integration af baggrundslys: For instrumenter, der kræver nattedisplay, skal du integrere EL- eller LED-baggrundsbelysningsmoduler og justere lysstyrken gennem PWM-dæmpning (såsom Tesla Model 3's 1024-niveaudæmpning).
