一، اصل حرکت ال سی دی تقسیم شده: پاسخ میدان الکتریکی و اسکن پویا
هسته LCD قطعهبندی شده، ویژگیهای پاسخ میدان الکتریکی مولکولهای کریستال مایع است. هنگامی که یک ولتاژ متناوب در سراسر الکترودها اعمال می شود، جهت هم ترازی مولکول های کریستال مایع می پیچد و شفافیت را تغییر می دهد و در نتیجه روشنایی بخش قلم را کنترل می کند. درایو آن باید دو شرط کلیدی را برآورده کند:
درایو AC: مولکولهای کریستال مایع به ولتاژ DC حساس هستند و کاربرد طولانیمدت-میتواند باعث تخریب شیمیایی شود. بنابراین باید از درایو AC استفاده کرد تا اطمینان حاصل شود که میانگین ولتاژ اعمال شده به هر دو انتهای LCD 0 است.
اسکن پویا: با استفاده از روش اسکن قطعهای، تنها یک اسکن COM (الکترود مشترک) در هر زمان معتبر است و COM باقیمانده برای جلوگیری از تداخل متقابل در حالت نامعتبر قرار دارند. به عنوان مثال، یک LCD 1/4 Duty (4 COM) باید با تعویض سریع سیگنالهای COM به صفحه نمایش چند بخش دست یابد.
با در نظر گرفتن یک LCD کد سگمنت با ولتاژ کاری 3.3 ولت، 1/4 وظیفه، و 1/3 بایاس، ولتاژ آستانه رانندگی آن حدود 1.1 ولت (3.3 ولت / 3) است. هنگامی که ولتاژ در یک بخش LCD خاص بالاتر از 1.1 ولت باشد، نمایش داده می شود و زمانی که ولتاژ آن کمتر از 1.1 ولت باشد، خاموش می شود. برای جلوگیری از ایجاد شبح (نمایش ضعیف)، باید اطمینان حاصل شود که اختلاف ولتاژ در هنگام نمایش بیشتر یا مساوی 3.0 ولت و کمتر یا مساوی 1.0 ولت در هنگام خاموش شدن باشد.
2، طراحی سخت افزار: درایو مستقیم پین MCU و انتخاب کنترلر اختصاصی
1. طرح درایو مستقیم پین MCU
مناسب برای ابزارهای صنعتی با بخش های کمتر (مانند 4 بیت و 8 قطعه)، می تواند هزینه ها و مساحت PCB را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. MM32F031C6T6 را به عنوان مثال در نظر بگیرید:
پیکربندی پورت COM: از حالت امپدانس بالا GPIO استفاده کنید، یک مقاومت 47K را به یک خازن برای هر COM متصل کنید و ولتاژ نقطه میانی (1/2 VDD) را پس از فیلتر RC بدست آورید. تنظیم کنید تا در حین اسکن کردن، خروجی را فشار دهید{4}}، حالت امپدانس بالا را در حین اسکن نکردن بازیابی کنید.
پیکربندی پورت SEG: اتخاذ حالت خروجی فشار-کشیدن، معکوس کردن یا در فاز-با سیگنال COM برای کنترل نمایش. به عنوان مثال، هنگامی که COM اسکن می کند، اگر یک SEG نیاز به نمایش داده شود، یک ولتاژ معکوس خروجی می دهد. اگر نیاز به خاموش شدن دارد، همان ولتاژ فاز را خروجی بگیرید.
مدار تقسیمکننده ولتاژ: برای LCDهای بایاس 1/3، یک شبکه تقسیمکننده مقاومت (مانند ترکیبهای مقاومت 150K، 10K، 100K، 47K) باید برای تولید ولتاژهای 0.5 ولت، 2.5 ولت و 4.5 ولت استفاده شود تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ ورودی COM در هنگام خروجی ولتاژ5V بالا است. دولت
2. راه حل اختصاصی کنترل LCD
برای ابزارهای پیچیده مانند نمایشگرهای چند خطی و کنترل نور پسزمینه، استفاده از MCU با کنترلکنندههای LCD داخلی (مانند سری Renesas RL78، RA4M1) توصیه میشود. مزایای آن عبارتند از:
طراحی یکپارچه: ماژول هایی مانند ثبت داده های نمایشگر، کنترل ساعت، مدارهای تقویت کننده و غیره را فراهم می کند و تعداد اجزای جانبی را کاهش می دهد.
پیکربندی انعطافپذیر: از ترکیبهای مختلف Duty (1/2، 1/3، 1/4، و غیره) و Bias (1/2، 1/3، 1/4 و غیره) پشتیبانی میکند تا با مشخصات مختلف LCDها سازگار شود.
بهینه سازی کم مصرف: با توقف عملکردهای ساعت غیر ضروری (مانند رجیسترهای OSMC)، مصرف انرژی کاهش می یابد و عمر باتری افزایش می یابد.
3، پیاده سازی نرم افزار: الگوریتم اسکن و کنترل نمایش
1. الگوریتم اسکن هسته
نمایش LCD کد قطعه باید از طریق اسکن زمانبندی شده به دست آید و فرآیند معمولی به شرح زیر است:
مقداردهی اولیه: حالت پین MCU (حالت فشار-کشش/امپدانس بالا) و وقفه تایمر (مانند چرخه 2 میلی ثانیه) را پیکربندی کنید.
عملکرد اسکن: عملکرد اسکن را در وقفه تایمر فراخوانی کنید، سیگنال COM را به صورت دایره ای تغییر دهید و داده های SEG را به روز کنید. به عنوان مثال، یک LCD 1/4 Duty به 8 چرخه تماس برای تکمیل یک اسکن فریم (نرخ تجدید 62.5 هرتز) نیاز دارد.
بافر داده: از یک آرایه حافظه ویدیویی برای ذخیره محتوای نمایشی استفاده کنید و اعداد/نویسه ها را از طریق جستجوی جدول به کدهای بخش تبدیل کنید (مانند عدد "8" مربوط به 0x7F).
2. بهینه سازی کنترل نمایش
تنظیم کنتراست: ولتاژ محرک را با تنظیم شبکه تقسیم کننده ولتاژ مقاومت Bias یا MCU ساخته شده{0} در مدار تقویت (مانند Renesas VLCD register) تنظیم کنید.
مکانیسم ضد پارگی: برای LCD با پین TE (سیگنال همزمان)، پالسهای TE از طریق وقفههای GPIO گرفته میشوند تا همگامسازی بین دادههای حافظه و تازهسازی انجام شود. هنگامی که پین TE وجود ندارد، می توان با جستجو در خط اسکن (مانند دستور GetScanline در ST7789) از پاره شدن صفحه جلوگیری کرد.
حالت کم مصرف: در حالت خواب، تمام پین های COM/SEG در سطح پایینی خروجی دارند و مدار درایور LCD برای کاهش مصرف جریان خاموش می شود.
4، تمرین صنعت: کل فرآیند از طراحی تا تولید انبوه
1. طراحی سفارشی
تقاضا برای LCD کد سگمنت در ابزارهای صنعتی متنوع است و باید مطابق با سناریوهای کاربردی سفارشی شود
اندازه و تعداد بخشها: اگر تجهیزات پزشکی نیاز به نمایش دادههای دما، ضربان قلب و زمان در فضایی به ابعاد 40 میلیمتر در 20 میلیمتر دارند، یک طرح آرایش الکترود ابتکاری مورد نیاز است.
حالت رنگی و نوری: نمایشگر مثبت (پس زمینه سیاه با متن سفید) برای محیط های داخلی مناسب است، در حالی که نمایش منفی (پس زمینه سفید با متن سیاه) خوانایی در فضای باز را افزایش می دهد. حالت نیمه شفاف و نیمه بازتابنده هم با نور پس زمینه و هم با نور بازتابی سازگار است.
سازگاری محیطی: قابلیت اطمینان درجه صنعتی از طریق آزمایش -40 درجه پایین{2}}درجه حرارت پایین-، آزمایش پیری در دمای 85 درجه و آزمایش روشنایی پیوسته 2000 ساعت تضمین میشود.
2. تولید و آزمایش
خط تولید هوشمند: با اتخاذ ضمانت دوگانه تشخیص آنلاین AOI و بازرسی مجدد دستی، کل فرآیند از برش شیشه رسانای ITO تا آب بندی کریستال خودکار است.
تطبیق آی سی درایور: برای{0}}نیازهای انرژی کم، راه حل های درایو فوق{1} کم مصرف (مانند آی سی های سفارشی سازی شده درایور Xuda Electronics) را برای افزایش عمر باتری انتخاب کنید.
یکپارچهسازی نور پسزمینه: برای ابزارهایی که نیاز به نمایشگر در شب دارند، ماژولهای نور پسزمینه EL یا LED را ادغام کنید و روشنایی را از طریق کاهش نور PWM تنظیم کنید (مانند کاهش نور 1024 سطح تسلا مدل 3).
