一, Αρχή οδήγησης της τμηματοποιημένης LCD: απόκριση ηλεκτρικού πεδίου και δυναμική σάρωση
Ο πυρήνας της τμηματοποιημένης LCD είναι τα χαρακτηριστικά απόκρισης ηλεκτρικού πεδίου των μορίων υγρών κρυστάλλων. Όταν εφαρμόζεται εναλλασσόμενη τάση στα ηλεκτρόδια, η κατεύθυνση ευθυγράμμισης των μορίων υγρών κρυστάλλων στρίβει, αλλάζοντας τη διαφάνεια και ελέγχοντας έτσι τη φωτεινότητα του τμήματος στυλό. Ο δίσκος του πρέπει να πληροί δύο βασικές προϋποθέσεις:
Μονάδα εναλλασσόμενου ρεύματος: Τα μόρια υγρών κρυστάλλων είναι ευαίσθητα στην τάση DC και η μακροπρόθεσμη εφαρμογή μπορεί να προκαλέσει χημική υποβάθμιση. Επομένως, η μονάδα εναλλασσόμενου ρεύματος πρέπει να χρησιμοποιείται για να διασφαλιστεί ότι η μέση τάση που εφαρμόζεται και στα δύο άκρα της οθόνης LCD είναι 0.
Δυναμική σάρωση: Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο τμηματικής σάρωσης, μόνο μία σάρωση COM (κοινό ηλεκτρόδιο) είναι έγκυρη ανά πάσα στιγμή και τα υπόλοιπα COM βρίσκονται σε μη έγκυρη κατάσταση για την αποφυγή διασταυρούμενων παρεμβολών. Για παράδειγμα, μια οθόνη LCD 1/4 Duty (4 COM) πρέπει να επιτύχει οθόνη πολλαπλών τμημάτων εναλλάσσοντας γρήγορα σήματα COM.
Λαμβάνοντας για παράδειγμα μια οθόνη LCD με κωδικό τμήματος με τάση λειτουργίας 3,3V, 1/4 Duty και 1/3 Bias, η τάση κατωφλίου οδήγησης είναι περίπου 1,1V (3,3V/3). Όταν η τάση σε ένα συγκεκριμένο τμήμα LCD είναι υψηλότερη από 1,1 V, θα εμφανίζεται και όταν είναι χαμηλότερη από 1,1 V, θα απενεργοποιείται. Για να αποφύγετε τα είδωλα (αδύναμη οθόνη), είναι απαραίτητο να διασφαλίσετε ότι η διαφορά τάσης κατά την οθόνη είναι μεγαλύτερη ή ίση με 3,0 V και μικρότερη ή ίση με 1,0 V όταν είναι απενεργοποιημένη.
2, Σχεδίαση υλικού: MCU pin direct drive και αποκλειστική επιλογή ελεγκτή
1. Σχέδιο απευθείας μετάδοσης ακίδων MCU
Κατάλληλο για βιομηχανικά όργανα με λιγότερα τμήματα (όπως 4 bit και 8 τμήματα), μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος και την περιοχή PCB. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το MM32F031C6T6:
Διαμόρφωση θύρας COM: Χρησιμοποιήστε τη λειτουργία υψηλής σύνθετης αντίστασης GPIO, συνδέστε μια αντίσταση 47K σε έναν πυκνωτή για κάθε COM και αποκτήστε την τάση μεσαίου σημείου (1/2 VDD) μετά το φιλτράρισμα RC. Ρυθμίστε την έξοδο ώθησης-έλξης κατά τη σάρωση, επαναφορά της κατάστασης υψηλής σύνθετης αντίστασης κατά τη διάρκεια μη σάρωσης.
Διαμόρφωση θύρας SEG: υιοθέτηση λειτουργίας εξόδου push-pull, αναστροφή ή σε{1}}φάση με σήμα COM για τον έλεγχο της οθόνης. Για παράδειγμα, όταν σαρώνει το COM, εάν χρειάζεται να εμφανιστεί ένα SEG, εξάγει μια ανεστραμμένη τάση. Εάν πρέπει να απενεργοποιηθεί, εξάγετε την ίδια τάση φάσης.
Κύκλωμα διαιρέτη τάσης: Για οθόνες LCD με πόλωση 1/3, ένα δίκτυο διαιρέτη αντιστάσεων (όπως συνδυασμοί αντιστάσεων 150K, 10K, 100K, 47K) πρέπει να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία τάσεων 0,5V, 2,5V και 4,5V, διασφαλίζοντας ότι η αντίσταση της θύρας COMd σε υψηλή τάση εξόδου5. κράτος.
2. Αποκλειστική λύση ελεγκτή LCD
Για πολύπλοκα όργανα, όπως οθόνες πολλαπλών γραμμών και έλεγχος οπίσθιου φωτισμού, συνιστάται η χρήση MCU με ενσωματωμένους-ελεγκτές LCD (όπως Renesas RL78, σειρά RA4M1). Τα πλεονεκτήματά του περιλαμβάνουν:
Ολοκληρωμένη σχεδίαση: Παρέχει ενότητες όπως καταχωρητές δεδομένων οθόνης, έλεγχο ρολογιού, κυκλώματα ενίσχυσης κ.λπ., μειώνοντας τον αριθμό των περιφερειακών εξαρτημάτων.
Ευέλικτη διαμόρφωση: Υποστηρίζει πολλαπλούς συνδυασμούς Duty (1/2, 1/3, 1/4, κ.λπ.) και Bias (1/2, 1/3, 1/4, κ.λπ.) για προσαρμογή σε διαφορετικές προδιαγραφές LCD.
Βελτιστοποίηση χαμηλής ισχύος: Με τη διακοπή των περιττών λειτουργιών ρολογιού (όπως οι καταχωρητές OSMC), η κατανάλωση ενέργειας μειώνεται και η διάρκεια ζωής της μπαταρίας παρατείνεται.
3, Υλοποίηση λογισμικού: Αλγόριθμος σάρωσης και έλεγχος οθόνης
1. Αλγόριθμος σάρωσης πυρήνα
Η εμφάνιση του κωδικού τμήματος LCD πρέπει να επιτυγχάνεται μέσω χρονισμένης σάρωσης και η τυπική διαδικασία είναι η εξής:
Αρχικοποίηση: Διαμορφώστε τη λειτουργία pin MCU (κατάσταση ώθησης-έλξης/υψηλής αντίστασης) και διακοπή χρονοδιακόπτη (όπως κύκλος 2 ms).
Λειτουργία σάρωσης: καλέστε τη λειτουργία σάρωσης στη διακοπή του χρονοδιακόπτη, αλλάξτε το σήμα COM κυκλικά και ενημερώστε τα δεδομένα SEG. Για παράδειγμα, μια οθόνη LCD 1/4 Duty απαιτεί 8 κύκλους κλήσης για να ολοκληρωθεί η σάρωση ενός καρέ (ρυθμός ανανέωσης 62,5 Hz).
Αποθήκευση δεδομένων: Χρησιμοποιήστε μια διάταξη μνήμης βίντεο για να αποθηκεύσετε περιεχόμενο προβολής και να μετατρέψετε αριθμούς/χαρακτήρες σε κωδικούς τμημάτων μέσω αναζήτησης πίνακα (όπως ο αριθμός "8" που αντιστοιχεί σε 0x7F).
2. Βελτιστοποίηση ελέγχου οθόνης
Ρύθμιση αντίθεσης: Ρυθμίστε την τάση κίνησης ρυθμίζοντας το δίκτυο διαιρέτη τάσης με αντίσταση Bias ή το ενσωματωμένο-κύκλωμα ενίσχυσης MCU (όπως ο καταχωρητής Renesas VLCD).
Μηχανισμός κατά της ρήξης: Για οθόνες LCD με ακίδες TE (σύγχρονο σήμα), οι παλμοί TE καταγράφονται μέσω διακοπών GPIO για να επιτευχθεί συγχρονισμός μεταξύ δεδομένων μνήμης και ανανέωσης. Όταν δεν υπάρχει pin TE, μπορείτε να αποφύγετε το σκίσιμο της οθόνης κάνοντας ερώτημα στη γραμμή σάρωσης (όπως η εντολή GetScanline στο ST7789).
Λειτουργία χαμηλής ισχύος: Σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας, όλες οι ακίδες COM/SEG εξάγονται σε χαμηλό επίπεδο και το κύκλωμα του προγράμματος οδήγησης LCD είναι απενεργοποιημένο για μείωση της κατανάλωσης ρεύματος.
4, Βιομηχανική πρακτική: Ολόκληρη η διαδικασία από το σχεδιασμό στη μαζική παραγωγή
1. Προσαρμοσμένο σχέδιο
Η ζήτηση για LCD με κωδικό τμήματος σε βιομηχανικά όργανα είναι ποικίλη και πρέπει να προσαρμοστεί σύμφωνα με τα σενάρια εφαρμογής
Μέγεθος και αριθμός τμημάτων: Εάν ο ιατρικός εξοπλισμός χρειάζεται να εμφανίζει δεδομένα θερμοκρασίας, καρδιακού ρυθμού και χρόνου σε χώρο 40 mm × 20 mm, απαιτείται ένα καινοτόμο σχέδιο διάταξης ηλεκτροδίων.
Έγχρωμη και οπτική λειτουργία: Η θετική οθόνη (μαύρο φόντο με λευκό κείμενο) είναι κατάλληλη για εσωτερικούς χώρους, ενώ η αρνητική οθόνη (λευκό φόντο με μαύρο κείμενο) ενισχύει την αναγνωσιμότητα σε εξωτερικούς χώρους. Η ημιδιαφανής και ημιανακλαστική λειτουργία είναι συμβατή τόσο με τον οπίσθιο φωτισμό όσο και με το ανακλώμενο φως.
Περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα: Η αξιοπιστία βιομηχανικής ποιότητας διασφαλίζεται μέσω δοκιμής εκκίνησης -40 βαθμών-χαμηλής θερμοκρασίας-, δοκιμής γήρανσης σε υψηλή θερμοκρασία 85 βαθμών και δοκιμής συνεχούς φωτισμού 2000 ωρών.
2. Παραγωγή και δοκιμή
Ευφυής γραμμή παραγωγής: Υιοθετώντας μια διπλή εγγύηση διαδικτυακής ανίχνευσης AOI και χειροκίνητης εκ νέου επιθεώρησης, η όλη διαδικασία από την κοπή αγώγιμου γυαλιού ITO έως τη σφράγιση κρυστάλλου είναι αυτοματοποιημένη.
Αντιστοίχιση IC προγράμματος οδήγησης: Για χαμηλές-απαιτήσεις ενέργειας, επιλέξτε λύσεις μονάδας δίσκου εξαιρετικά-χαμηλής κατανάλωσης (όπως προσαρμοσμένα IC προγραμμάτων οδήγησης από την Xuda Electronics) για να παρατείνετε τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Ενσωμάτωση οπίσθιου φωτισμού: Για όργανα που απαιτούν νυχτερινή προβολή, ενσωματώστε μονάδες οπίσθιου φωτισμού EL ή LED και ρυθμίστε τη φωτεινότητα μέσω της μείωσης της έντασης φωτισμού PWM (όπως η μείωση της φωτεινότητας 1024 επιπέδου του Tesla Model 3).
