一, עקרון ההנעה של LCD מפולח: תגובת שדה חשמלי וסריקה דינמית
הליבה של LCD מפולח היא מאפייני תגובת השדה החשמלי של מולקולות גביש נוזלי. כאשר מתח חילופין מופעל על פני האלקטרודות, כיוון היישור של מולקולות הגביש הנוזלי מתפתל, משנה את השקיפות ובכך שולט בבהירות של מקטע העט. הכונן שלו צריך לעמוד בשני תנאי מפתח:
כונן AC: מולקולות גביש נוזלי רגישות למתח DC, ויישום-לטווח ארוך עלול לגרום לפירוק כימי. לכן, יש להשתמש בכונן AC כדי להבטיח שהמתח הממוצע המופעל על שני קצוות ה-LCD הוא 0.
סריקה דינמית: על ידי שימוש בשיטת סריקה מפולחת, רק סריקת COM אחת (אלקטרודה משותפת) תקפה בכל עת, ושאר ה-COM במצב לא חוקי כדי למנוע הפרעות צולבות. לדוגמה, 1/4 Duty (4 COM) LCD צריך להשיג תצוגה מרובה מקטעים על ידי החלפה מהירה של אותות COM.
אם ניקח לדוגמה LCD עם קוד מקטע עם מתח עבודה של 3.3V, 1/4 Duty ו-1/3 Bias, מתח סף ההנעה שלו הוא בערך 1.1V (3.3V/3). כאשר המתח על פני קטע LCD מסוים גבוה מ-1.1V, הוא יוצג, וכאשר הוא נמוך מ-1.1V, הוא ייכבה. כדי למנוע רוחות רפאים (תצוגה חלשה), יש צורך לוודא שהפרש המתח במהלך התצוגה גדול או שווה ל-3.0V ופחות או שווה ל-1.0V כאשר הוא כבוי.
2, עיצוב חומרה: כונן ישיר פיני MCU ובחירת בקר ייעודי
1. ערכת הנעה ישירה של MCU פינים
מתאים למכשירים תעשייתיים עם פחות מקטעים (כגון 4 ביטים ו-8 מקטעים), זה יכול להפחית משמעותית עלויות ושטח PCB. ניקח את MM32F031C6T6 כדוגמה:
תצורת יציאת COM: השתמש במצב עכבה גבוהה GPIO, חבר נגד 47K לקבל עבור כל COM, וקבל את מתח נקודת האמצע (1/2 VDD) לאחר סינון RC. הגדר לדחיפה-למשוך פלט במהלך סריקה, שחזר מצב עכבה גבוהה במהלך אי סריקה.
תצורת יציאת SEG: אימוץ מצב פלט דחיפה-, היפוך או-בפאזה עם אות COM כדי לשלוט בתצוגה. לדוגמה, כאשר COM סורק, אם צריך להציג SEG, הוא מוציא מתח הפוך; אם צריך לכבות אותו, פלט את אותו מתח פאזה.
מעגל מחלק מתח: עבור צגי LCD של 1/3 הטיה, יש להשתמש ברשת מחלק נגדים (כגון שילובי נגדים של 150K, 10K, 100K, 47K) כדי ליצור מתחים של 0.5V, 2.5V ו-4.5V, מה שמבטיח שיציאת ה-COM מוציאה התנגדות גבוהה של 2.5V.
2. פתרון בקר LCD ייעודי
עבור מכשירים מורכבים כגון צגים מרובי קווים ובקרת תאורה אחורית, מומלץ להשתמש ב-MCU עם בקרי LCD-מובנים (כגון Renesas RL78, סדרת RA4M1). היתרונות שלו כוללים:
עיצוב משולב: מספק מודולים כגון אוגרי נתוני תצוגה, בקרת שעון, מעגלי חיזוק וכו', מה שמפחית את מספר הרכיבים ההיקפיים.
תצורה גמישה: תומך בשילובים מרובים של Duty (1/2, 1/3, 1/4 וכו') והטיה (1/2, 1/3, 1/4 וכו') להתאמה למפרטים שונים של צגי LCD.
אופטימיזציה של הספק נמוך: על ידי עצירת פונקציות שעון מיותרות (כגון אוגרי OSMC), צריכת החשמל מצטמצמת וחיי הסוללה מתארכים.
3, יישום תוכנה: אלגוריתם סריקה ובקרת תצוגה
1. אלגוריתם סריקת ליבה
יש להשיג את התצוגה של קוד מקטע LCD באמצעות סריקה מתוזמנת, והתהליך הטיפוסי הוא כדלקמן:
אתחול: הגדר מצב פינים של MCU (מצב דחיפה-משיכה/עכבה גבוהה) והפסקת טיימר (כגון מחזור של 2ms).
פונקציית סריקה: קרא לפונקציית הסריקה בפסיקת הטיימר, החלף את אות ה-COM באופן מעגלי ועדכן את נתוני ה-SEG. לדוגמה, 1/4 Duty LCD דורש 8 מחזורי שיחה להשלמת סריקת מסגרת אחת (קצב רענון של 62.5Hz).
אחסון נתונים: השתמש במערך זיכרון וידאו לאחסון תוכן תצוגה, והמר מספרים/תווים לקודי פלחים באמצעות חיפוש טבלה (כגון המספר "8" המתאים ל-0x7F).
2. אופטימיזציה של בקרת תצוגה
התאמת ניגודיות: כוונן את מתח ההנעה על ידי התאמת רשת מחלק המתח של נגד הטיה או ה-MCU המובנה-במעגל הגברת (כגון רישום VLCD של Renesas).
מנגנון נגד קריעה: עבור מכשירי LCD עם פיני TE (אות סינכרוני), פעימות TE נקלטות באמצעות פסיקות GPIO כדי להשיג סנכרון בין נתוני זיכרון ורענון; כאשר אין סיכת TE, ניתן למנוע את קריעת המסך על ידי שאילתה על שורת הסריקה (כגון הפקודה GetScanline ב-ST7789).
מצב צריכת חשמל נמוכה: במצב שינה, כל פיני ה-COM/SEG יוצאים ברמה נמוכה, ומעגל מנהל ההתקן של ה-LCD כבוי כדי להפחית את צריכת הזרם.
4, פרקטיקה בתעשייה: כל התהליך מעיצוב לייצור המוני
1. עיצוב מותאם אישית
הדרישה ל-LCD עם קוד מקטע במכשירים תעשייתיים היא מגוונת ויש להתאים אותה לפי תרחישי היישום
גודל ומספר מקטעים: אם ציוד רפואי צריך להציג נתוני טמפרטורה, דופק וזמן במרחב של 40 מ"מ × 20 מ"מ, נדרשת ערכת סידור אלקטרודות חדשנית.
צבע ומצב אופטי: תצוגה חיובית (רקע שחור עם טקסט לבן) מתאימה לסביבות פנימיות, בעוד שתצוגה שלילית (רקע לבן עם טקסט שחור) משפרת את הקריאה החיצונית; המצב החצי שקוף והחצי רפלקטיבי תואם הן לתאורה אחורית והן לאור המוחזר.
התאמה לסביבה: אמינות תעשייתית מובטחת באמצעות בדיקת -40 מעלות נמוכה-התנעת טמפרטורה-, בדיקת יישון בטמפרטורה גבוהה של 85 מעלות ובדיקת תאורה רציפה של 2000 שעות.
2. ייצור ובדיקה
קו ייצור חכם: אימוץ ערבות כפולה של זיהוי AOI מקוון ובדיקה חוזרת ידנית, כל התהליך מחיתוך זכוכית מוליכה ITO ועד איטום קריסטל הוא אוטומטי.
התאמת IC של מנהלי התקנים: עבור דרישות צריכת חשמל נמוכות-, בחר בפתרונות כונן צריכת חשמל נמוכים במיוחד (כגון ICs מותאמים אישית של מנהל ההתקן של Xuda Electronics) כדי להאריך את חיי הסוללה.
שילוב תאורה אחורית: עבור מכשירים הדורשים תצוגת לילה, שלב מודולי תאורה אחורית EL או LED והתאם את הבהירות באמצעות עמעום PWM (כגון עמעום ברמה 1024 של Tesla Model 3).
