1، معماری سخت افزار: درایورهای چند واحدی و همگام سازی سیگنال
نمایشگر چند واحدی LCD تقسیمبندی شده به طراحی چند COM (پایان مشترک) و چند SEG (انتهای بخش) در سطح سختافزار متکی است. با در نظر گرفتن یک صفحه کد بخش LCD 4 رقمی، معمولاً شامل 4 درگاه COM و چندین درگاه SEG در داخل است که هر ترکیب COM-SEG مربوط به یک واحد نمایش (مانند یک رقم یا نماد واحد) است. به عنوان مثال، مدل خاصی از صفحه نمایش کد بخش، 4 بیت دیجیتال را از طریق 4 پورت COM هدایت می کند، در حالی که از پورت های SEG اضافی برای کنترل نمایش نمادهای واحد (V/A/Hz) استفاده می کند.
پارامترهای کلیدی سخت افزار:
وظیفه: تعداد پورت های COM را تعیین کنید. به عنوان مثال، 1/4 Duty به این معنی است که 4 پورت COM به طور متناوب هدایت می شوند، با هر پورت دارای چرخه کاری 25 درصد، مناسب برای نمایش 4 رقمی.
BIAS (نسبت بایاس): بر کنتراست و ولتاژ محرک تأثیر میگذارد. 1/3 BIAS به این معنی است که ولتاژ محرک 1/3 ولتاژ عملیاتی است، که میتواند مصرف برق را کاهش دهد و پایداری نمایشگر را بهبود بخشد.
پایداری ولتاژ: مولکولهای کریستال مایع باید توسط سیگنالهای AC هدایت شوند و بایاس DC میتواند باعث تاری صفحه نمایش شود. به عنوان مثال، یک پروژه خاص از یک میکروکنترلر STM32F103C8T6 برای تولید سیگنالهای موج مربعی متناوب AC از طریق یک تایمر استفاده میکند و از اختلاف ولتاژ پایدار 3.3 ولت اطمینان میدهد و از پیری مولکولهای کریستال مایع جلوگیری میکند.
سناریوهای کاربردی معمولی:
تجهیزات مانیتورینگ توان: باید پارامترهایی مانند ولتاژ (V)، جریان (A) و توان (W) را به طور همزمان نمایش دهد. یک متر هوشمند خاص از یک صفحه کد قطعه 8 بیتی استفاده می کند که به طور همزمان 4 مجموعه اعداد (مانند 220 ولت، 5.6 آمپر) و 3 نماد واحد را از طریق 8 پورت COM و 32 پورت SEG نمایش می دهد.
مانیتور پزشکی: هنگام نمایش پارامترهایی مانند ضربان قلب (bpm) و اکسیژن خون (SpO2%)، انواع مختلف داده باید از طریق چندین پورت COM متمایز شوند. به عنوان مثال، مدل خاصی از مانیتور از طراحی 1/8 Duty استفاده می کند که از کنترل مستقل 8 رقم و 4 نماد واحد پشتیبانی می کند.
2، منطق درایور: اسکن پویا و نقشه برداری داده ها
نمایش چند واحدی LCD کد قطعه باید از طریق اسکن پویا به دست آید. منطق اصلی این است که از پورتهای COM مجدداً-به روش اشتراکگذاری استفاده کنید، محتوای نمایشگر را به سرعت تغییر دهید، و از تأثیر پایدار ادراک بصری انسان برای ایجاد تصاویر پایدار استفاده کنید. مراحل مشخص به شرح زیر است:
نگاشت داده ها: اعداد و نمادهای واحد نمایش داده شده را به داده های کد بخش تبدیل کنید. برای مثال، کد قطعه برای عدد "8" 0x7F است (مطابق با بخش های کاملاً روشن a-g)، و کد قطعه برای واحد "V" 0x01 است (فقط بخش روشن a).
پویش پویا: پورت های COM را در یک چرخه ثابت (مانند 1 میلی ثانیه) فعال کنید و داده های SEG مربوطه را ارسال کنید. به عنوان مثال، در یک نمایشگر 4 رقمی، COM1-COM4 به طور متناوب فعال می شود و هر بار فقط شماره و واحد مربوط به پورت COM فعلی را به روز می کند.
کنترل کنتراست: عملکرد نمایشگر را با تنظیم ولتاژ رانندگی یا چرخه کار بهینه کنید. به عنوان مثال، در یک محیط نور قوی، یک پروژه خاص BIAS را از 1/3 به 1/4 تنظیم کرد، کنتراست را به 1500:1 افزایش داد و اطمینان حاصل کرد که نمادهای واحد واضح و قابل تشخیص هستند.
3، برنامه نویسی نرم افزار: مدیریت چند کار و به روز رسانی داده ها
پیادهسازی نرمافزار نمایش چند واحدی باید دو چالش عمده را برطرف کند: دادههای زمان واقعی و همگامسازی نمایش. استراتژی های کلیدی بهینه سازی به شرح زیر است:
اسکن مبتنی بر وقفه: استفاده از وقفه های تایمر برای دستیابی به اسکن دوره ای و جلوگیری از مسدود شدن برنامه اصلی. به عنوان مثال، یک پروژه یک وقفه تایمر 1 میلیثانیه را تنظیم میکند که هر بار دادهها را برای یک پورت COM بهروزرسانی میکند و یک رفرش تمام صفحه را در 4 میلیثانیه کامل میکند.
مکانیسم بافر دوگانه: با استفاده از دو بافر نمایش (پیش زمینه / پس زمینه)، بافر پیش زمینه برای نمایش فعلی و بافر پس زمینه برای به روز رسانی داده ها استفاده می شود. پس از تکمیل بهروزرسانی، بافر را از طریق پرچم تغییر دهید تا از سوسو زدن ناشی از جهشهای داده در طول فرآیند اسکن جلوگیری کنید.
تغییر دینامیک نمادهای واحد: نمادهای واحد را به صورت پویا بر اساس انواع پارامتر بارگیری کنید. به عنوان مثال، در سناریوهای اندازه گیری فرکانس، هنگامی که سیگنال ورودی به صورت موج مربعی تشخیص داده می شود، واحد به طور خودکار از "V" به "Hz" تغییر می کند.
مورد: فرکانس سنج هوشمند
پروژه ای بر اساس تراشه های درایور STM32F103 و HT1621 برای دستیابی به اندازه گیری و نمایش فرکانس موج مربعی است. روند نرم افزار به شرح زیر است:
اندازه گیری فرکانس: از یک تایمر برای گرفتن لبه افزایشی سیگنال ورودی، محاسبه دوره و تبدیل آن به مقدار فرکانس استفاده کنید.
تجزیه داده ها: مقادیر فرکانس را به هزاران، صدها، ده ها و واحدهای رقمی تجزیه کنید.
قضاوت واحد: اگر فرکانس بیشتر از 1 کیلوهرتز باشد، واحد "کیلوهرتز" را نمایش می دهد. در غیر این صورت، "Hz" را نمایش دهید.
به روز رسانی نمایشگر: داده های کد قطعه عددی و واحد را از طریق رابط SPI به HT1621 ارسال کنید و LCD 4 رقمی را برای به روز رسانی همزمان هدایت کنید.
4، استراتژی بهینه سازی: بهبود کیفیت و قابلیت اطمینان صفحه نمایش
طراحی ضد تداخل: در محیطهای الکترومغناطیسی قوی (مانند سایتهای صنعتی)، از سیمهای محافظ برای اتصال LCD و MCU استفاده میشود و فیلتر مغناطیسی در انتهای منبع تغذیه برای کاهش تداخل نویز اضافه میشود.
جبران دمای پایین: در 20- درجه، کاهش فعالیت مولکول کریستال مایع ممکن است منجر به کاهش کنتراست شود. با افزایش ولتاژ محرک (مانند 3.3 ولت به 3.6 ولت) یا اضافه کردن منطق پیش گرم کردن (نمایش با کنتراست کم در هنگام راه اندازی و بازگشت تدریجی به مقادیر عادی)، می توان مشکل را حل کرد.
بهینه سازی کم مصرف: در دستگاه های با باتری، استراتژی تنظیم پویا فرکانس اسکن اتخاذ می شود. به عنوان مثال، زمانی که هیچ عملیاتی وجود ندارد، کاهش فرکانس اسکن از 1 کیلوهرتز به 100 هرتز، مصرف انرژی را 90 درصد کاهش می دهد و در عین حال محتوای نمایشگر را از طریق مدارهای نگهدارنده سخت افزار حفظ می کند.
