一, Principe technique : prise en charge complète de l'architecture matérielle aux pilotes logiciels
1. Architecture matérielle : flexibilité dans la conception de l'affichage matriciel et de la mémoire vidéo
La personnalisation de l'écran LCD de l'instrument est basée sur sa structure d'affichage matricielle. En prenant comme exemple l'écran LCD matriciel commun de 128 × 64 points, sa mémoire est divisée en 8 pages (Page0-Page7), chaque page contenant 128 octets, correspondant à 128 colonnes par 8 lignes de pixels. Par exemple, la plage d'adresses mémoire de Page0 est 0x80-0xFF, et les 5 bits supérieurs de chaque octet contrôlent la luminosité des pixels (1 pour la luminosité, 0 pour la luminosité), tandis que les 3 bits inférieurs sont généralement réservés ou utilisés pour des fonctionnalités étendues. Cette conception permet aux utilisateurs de contrôler avec précision l'état de chaque pixel en modifiant les données de la mémoire vidéo, réalisant ainsi le dessin de tous les graphiques et personnages.
Pour les écrans LCD de plus haute résolution (comme 320 × 240), la structure de la mémoire peut être plus complexe, mais le principe de base reste le même. Par exemple, un écran LCD industriel de 4,2 pouces utilise la technologie de couleurs primaires RVB pour obtenir 16,77 millions d'écrans couleur sur une profondeur de couleur de 24 bits (rouge 8 bits, vert 8 bits, bleu 8 bits par pixel), fournissant une base matérielle pour des graphiques complexes et des effets de dégradé.
2. Pilote logiciel : générateur de caractères et algorithme de dessin graphique
La capacité de personnalisation de l'écran LCD ne peut être obtenue sans la prise en charge de pilotes logiciels. En prenant comme exemple l'écran LCD de caractères (tel que le module 1602), son générateur de caractères intégré - (CGROM) stocke les données de police des caractères ASCII standard, mais les utilisateurs peuvent personnaliser les caractères via CG RAM (Character Generator RAM). La RAM CG a un total de 64 octets, divisés en 8 groupes de 8 octets chacun, et peut stocker 8 caractères personnalisés dans une matrice de points 5 × 8. Par exemple, les utilisateurs peuvent définir une icône de thermomètre, écrire ses données de police dans la RAM CG et afficher l'icône en envoyant un numéro de caractère (tel que 0x00).
Pour les écrans LCD graphiques, les pilotes logiciels doivent implémenter des algorithmes plus complexes, notamment le mappage de coordonnées, le dessin de points, le dessin de lignes et le remplissage de zones. Par exemple, sur un écran LCD piloté par un microcontrôleur STM32, la fonction de dessin de points peut être réalisée grâce aux fonctions suivantes :
c
1void LCD_DrawPoint (uint16_t x, uint16_t y, uint16_t couleur) {
2 LCD_SetCursor(x,y); //Définir les coordonnées
3 LCD_WriteData(color >>8); //Écrit des données de couleur élevées sur 8 bits
4 LCD_WriteData (couleur & 0xFF); //Écrit des données de couleur faibles de 8 bits
5}
En combinant les fonctions de dessin de points, des formes de base telles que des lignes, des rectangles et des cercles peuvent être dessinées davantage, et même des affichages d'images complexes peuvent être obtenus en chargeant des fichiers bitmap (tels que le format BMP).
2, Application industrielle : pratique personnalisée, du contrôle industriel aux équipements médicaux
1. Contrôle industriel : graphiques dynamiques et indication d’état
Dans le domaine du contrôle industriel, la capacité de personnalisation de l'écran LCD est largement utilisée dans la surveillance de l'état des équipements et la conception d'interfaces de fonctionnement. Par exemple, le contrôleur PLC d'une certaine ligne de production automatisée utilise un écran LCD de 4,2 pouces pour afficher l'état de fonctionnement de l'appareil (comme le vert indiquant un état normal et le rouge indiquant un défaut), les données de production (telles que la production et le rendement) et les menus de fonctionnement (tels que le démarrage, l'arrêt, les paramètres) via des graphiques personnalisés. Son interface d'affichage comprend les éléments suivants :
Tableau de bord dynamique : affichez le taux de charge de l'appareil en dessinant une barre de progression circulaire.
Icônes d'état : personnalisez l'alimentation, l'alarme, la connexion réseau et d'autres icônes pour améliorer la lisibilité.
Prise en charge multilingue : en chargeant des fichiers de polices dans différentes langues, il est possible de basculer entre le chinois et l'anglais.
2. Équipement médical : graphiques et visualisation de données de haute-précision
Les dispositifs médicaux nécessitent une précision d’affichage et des capacités de personnalisation extrêmement élevées pour les écrans LCD. Par exemple, un appareil de diagnostic à ultrasons portable utilise un écran LCD TFT de 5 pouces et réalise les fonctions suivantes grâce à des pilotes personnalisés :
Affichage de la forme d'onde en temps réel : dessinez des formes d'onde ultrasonores à un taux de rafraîchissement élevé (supérieur ou égal à 60 Hz) pour garantir des images fluides et sans images fantômes.
Annotation de la structure anatomique : chargez des images anatomiques d'organes pré-stockées et affichez des images échographiques via une superposition de transparence.
Interaction tactile : écran tactile capacitif intégré, prenant en charge le zoom, le panoramique et d'autres opérations pour améliorer l'efficacité du diagnostic.
3. Surveillance environnementale : affichage graphique multi-paramètres
L'équipement de surveillance environnementale doit afficher simultanément plusieurs paramètres tels que la température, l'humidité, les PM2,5, etc. La capacité de personnalisation de l'écran LCD peut réaliser une intégration graphique des données. Par exemple, une certaine station de surveillance de la qualité de l'air utilise un écran LCD de 7 pouces et sa conception d'interface comprend :
Graphique de tendance : affichez les changements de concentration de PM2,5 dans les 24 heures à l'aide d'un graphique linéaire.
Indication des blocs de couleur : utilisez différentes couleurs (vert, jaune, rouge) pour indiquer le niveau de qualité de l'air.
Superposition de carte : à l'aide du positionnement GPS, marquez l'emplacement des points de surveillance et des sources de pollution environnantes sur la carte.
3, processus de personnalisation : gestion complète de la chaîne, depuis l'analyse des exigences jusqu'à la mise en œuvre de la production de masse
1. Analyse des besoins : clarifier les scénarios d'application et les paramètres d'affichage
La première étape de la personnalisation d’un écran LCD consiste à clarifier les exigences, notamment :
Utilisation : contrôle industriel, équipement médical ou électronique grand public ?
Paramètres d'affichage : résolution (par exemple. 320 × 240), luminosité (par exemple. 500cd/m²), contraste (par exemple. 1000:1).
Type d'interface : TTL, MCU, LVDS ou HDMI, compatible avec la carte de contrôle principale.
Exigences d'alimentation : tension de fonctionnement (telle que 3,3 V ou 5 V), consommation électrique (telle que inférieure ou égale à 2 W).
2. Conception matérielle : sélection et optimisation des circuits
Sélectionnez le module LCD approprié en fonction des exigences et concevez le circuit de pilotage. Par exemple:
Conception du rétroéclairage : le rétroéclairage LED est utilisé et le réglage de la luminosité est obtenu grâce à la gradation PWM.
Conception anti-interférence : dans les environnements industriels, il est nécessaire d'augmenter les condensateurs de filtrage et les billes magnétiques pour supprimer les interférences électromagnétiques.
Compensation de dérive à basse température : dans une large plage de température de -40 degrés à 85 degrés, la tension de commande est ajustée dynamiquement via un capteur de température pour assurer un contraste stable.
3. Développement de logiciels : programmation de pilotes et conception d'interfaces
Le développement de logiciels est le processus central de personnalisation, comprenant :
Pilote de niveau inférieur : implémentez des opérations de base telles que l'écriture de registres, l'écriture de données et la lecture de données, et encapsulez-les sous forme de bibliothèques de fonctions.
Développement de bibliothèque graphique : sur la base du pilote sous-jacent, développez des fonctions avancées telles que le dessin de points, le dessin de lignes et le remplissage.
Conception d'interface : utilisez des outils tels que LCD Assistant pour concevoir la disposition de l'interface et générer des données de police et d'image.
4. Tests et optimisation : garantir la fiabilité et les performances
Les écrans LCD personnalisés nécessitent des tests stricts, notamment :
Test de vieillissement : exécutez en continu pendant 1 000 heures pour détecter l'atténuation de la luminosité et le taux de défauts.
Tests environnementaux : vérifiez les performances dans des environnements à haute température (85 degrés), basse température (-40 degrés) et humidité élevée (90 % RH).
Tests de compatibilité électromagnétique : conforme à la norme CEI 61000 pour garantir la capacité anti-interférence.
