一, Drivprincip för segmenterad LCD: elektriskt fältsvar och dynamisk skanning
Kärnan i segmenterad LCD är de elektriska fältsvarsegenskaperna hos flytande kristallmolekyler. När en växelspänning appliceras över elektroderna, vrids inriktningsriktningen för de flytande kristallmolekylerna, vilket förändrar genomskinligheten och kontrollerar därmed pennsegmentets ljusstyrka. Dess drivenhet måste uppfylla två nyckelvillkor:
AC-enhet: Flytande kristallmolekyler är känsliga för likspänning och långvarig-applicering kan orsaka kemisk nedbrytning. Därför måste frekvensomriktare användas för att säkerställa att den genomsnittliga spänningen som appliceras på båda ändarna av LCD-skärmen är 0.
Dynamisk skanning: Genom att använda segmenterad skanningsmetod är endast en COM-skanning (gemensam elektrod) giltig vid varje tillfälle, och de återstående COM är i ett ogiltigt tillstånd för att undvika korsinterferens. Till exempel måste en 1/4 Duty (4 COM) LCD-skärm uppnå flersegmentsvisning genom att snabbt växla COM-signaler.
Med en segmentkods-LCD med en arbetsspänning på 3,3V, 1/4 Duty och 1/3 Bias som ett exempel, är dess drivtröskelspänning cirka 1,1V (3,3V/3). När spänningen över ett visst LCD-segment är högre än 1,1V visas den och när den är lägre än 1,1V stängs den av. För att undvika spökbilder (svag skärm) är det nödvändigt att se till att spänningsskillnaden under visning är större än eller lika med 3,0V och mindre än eller lika med 1,0V när den är avstängd.
2, Hårdvarudesign: MCU-stift direktdrift och dedikerad styrenhet
1. MCU-stift direktdriftschema
Lämplig för industriella instrument med färre segment (som 4 bitar och 8 segment), det kan avsevärt minska kostnaderna och PCB-arean. Med MM32F031C6T6 som ett exempel:
COM-portkonfiguration: Använd GPIO högimpedansläge, anslut ett 47K-motstånd till en kondensator för varje COM, och erhåll mittpunktsspänningen (1/2 VDD) efter RC-filtrering. Ställ in på push-pull-utgång under skanning, återställ högimpedanstillstånd under icke-skanning.
SEG-portkonfiguration: anta push-pull-utgångsläge, invertera eller i-fas med COM-signal för att styra displayen. Till exempel, när COM skannar, om en SEG behöver visas, matar den ut en inverterad spänning; Om den behöver stängas av, mata ut samma fasspänning.
Spänningsdelarkrets: För 1/3 Bias LCD-skärmar måste ett motståndsdelarnätverk (såsom 150K, 10K, 100K, 47K motståndskombinationer) användas för att generera 0,5V, 2,5V och 4,5V spänningar, vilket säkerställer att COM-porten matar ut ett högt spänningstillstånd på 2,5 V.
2. Dedikerad LCD-kontrollerlösning
För komplexa instrument som flerradsdisplayer och bakgrundsbelysningskontroll rekommenderas det att använda MCU:er med inbyggda -LCD-kontroller (som Renesas RL78, RA4M1-serien). Dess fördelar inkluderar:
Integrerad design: Tillhandahåller moduler som visningsdataregister, klockkontroll, boostkretsar, etc., vilket minskar antalet perifera komponenter.
Flexibel konfiguration: Stöder flera kombinationer av Duty (1/2, 1/3, 1/4, etc.) och Bias (1/2, 1/3, 1/4, etc.) för att anpassa till olika specifikationer för LCD-skärmar.
Låg effektoptimering: Genom att stoppa onödiga klockfunktioner (som OSMC-register) minskar strömförbrukningen och batteritiden förlängs.
3, Mjukvaruimplementering: Skanningsalgoritm och skärmkontroll
1. Kärnskanningsalgoritm
Visningen av segmentkod LCD måste uppnås genom tidsinställd skanning, och den typiska processen är som följer:
Initiering: Konfigurera MCU-stiftläge (push-pull/högimpedanstillstånd) och timeravbrott (som 2ms cykel).
Skanningsfunktion: anropa skanningsfunktionen i timeravbrottet, växla COM-signalen cirkulärt och uppdatera SEG-data. Till exempel kräver en 1/4 Duty LCD 8 anropscykler för att slutföra en bildruta scan (uppdateringshastighet på 62,5 Hz).
Databuffring: Använd en videominnesarray för att lagra visningsinnehåll och konvertera siffror/tecken till segmentkoder genom tabelluppslagning (som siffran "8" som motsvarar 0x7F).
2. Displaykontrolloptimering
Kontrastjustering: Justera drivspänningen genom att justera Bias resistor spänningsdelarnätverket eller MCU inbyggd -förstärkningskrets (som Renesas VLCD-register).
Antirivningsmekanism: För LCD-skärmar med TE-stift (synkron signal) fångas TE-pulser genom GPIO-avbrott för att uppnå synkronisering mellan minnesdata och uppdatering; När det inte finns något TE-stift kan skärmen undvikas från att rivas genom att fråga efter skanningsraden (som kommandot GetScanline i ST7789).
Lågeffektläge: I viloläge matas alla COM/SEG-stift ut på en låg nivå och LCD-drivkretsen stängs av för att minska strömförbrukningen.
4, Branschpraxis: hela processen från design till massproduktion
1. Anpassad design
Efterfrågan på segmentkod LCD i industriella instrument är varierande och måste anpassas efter tillämpningsscenarier
Storlek och antal segment: Om medicinsk utrustning behöver visa temperatur-, hjärtfrekvens- och tidsdata i ett utrymme på 40 mm × 20 mm, krävs ett innovativt elektrodarrangemang.
Färg och optiskt läge: Positiv display (svart bakgrund med vit text) är lämplig för inomhusmiljöer, medan negativ display (vit bakgrund med svart text) förbättrar läsbarheten utomhus; Det halvtransparenta och semireflekterande läget är kompatibelt med både bakgrundsbelysning och reflekterat ljus.
Miljöanpassningsförmåga: Tillförlitlighet i industriell kvalitet säkerställs genom -40 graders låg-temperaturstart-test, 85 graders åldringstest vid hög temperatur och 2000 timmars kontinuerligt belysningstest.
2. Produktion och testning
Intelligent produktionslinje: Genom att anta en dubbel garanti för online-AOI-detektering och manuell återinspektion, är hela processen från ITO-konduktiv glasskärning till kristallförsegling automatiserad.
Matchning av drivrutins-IC: För låga-strömkrav, välj drivlösningar med ultra-låg effekt (som anpassade drivrutiner-IC från Xuda Electronics) för att förlänga batteritiden.
Integration av bakgrundsbelysning: För instrument som kräver nattvisning, integrera EL- eller LED-bakgrundsbelysningsmoduler och justera ljusstyrkan genom PWM-dimning (som Tesla Model 3:s 1024-nivådimmer).
