1, architecture matérielle : pilotes multi-unités et synchronisation des signaux
L'affichage multi-unités de l'écran LCD segmenté repose sur une conception matérielle multi COM (extrémité commune) et multi SEG (extrémité de segment). En prenant comme exemple un écran de code de segment LCD à 4-chiffres, il contient généralement 4 ports COM et plusieurs ports SEG à l'intérieur, chaque combinaison COM-SEG correspondant à une unité d'affichage (telle qu'un chiffre ou un symbole d'unité). Par exemple, un certain modèle d'écran à code segment pilote 4 bits numériques via 4 ports COM, tout en utilisant des ports SEG supplémentaires pour contrôler l'affichage des symboles d'unité (V/A/Hz).
Paramètres matériels clés :
Devoir : Déterminer le nombre de ports COM. Par exemple, 1/4 Duty signifie que 4 ports COM sont pilotés en alternance, chaque port ayant un rapport cyclique de 25 %, adapté à un affichage à 4 chiffres.
BIAS (rapport de polarisation) : affecte le contraste et la tension de commande . 1/3 BIAS signifie que la tension de commande est égale à 1/3 de la tension de fonctionnement, ce qui peut réduire la consommation d'énergie et améliorer la stabilité de l'affichage.
Stabilité de la tension : les molécules de cristaux liquides doivent être pilotées par des signaux CA, et la polarisation CC peut provoquer un flou d'affichage. Par exemple, un certain projet utilise un microcontrôleur STM32F103C8T6 pour générer des signaux d'onde carrée AC précis via une minuterie, garantissant une différence de tension stable de 3,3 V et évitant le vieillissement des molécules de cristaux liquides.
Scénarios d'application typiques :
Équipement de surveillance de l'alimentation : il doit afficher simultanément des paramètres tels que la tension (V), le courant (A) et la puissance (W). Un certain compteur intelligent adopte un écran de code de segment de 8 bits, qui affiche de manière synchrone 4 ensembles de chiffres (tels que 220 V, 5,6 A) et 3 symboles d'unité via 8 ports COM et 32 ports SEG.
Moniteur médical : lors de l'affichage de paramètres tels que la fréquence cardiaque (bpm) et l'oxygène dans le sang (SpO2 %), différents types de données doivent être distingués via plusieurs ports COM. Par exemple, un certain modèle de moniteur adopte une conception 1/8 Duty, prenant en charge le contrôle indépendant de 8 chiffres et 4 symboles d'unité.
2, logique du pilote : analyse dynamique et mappage des données
L'affichage multi-unités du code de segment LCD doit être obtenu grâce à un balayage dynamique. La logique principale consiste à réutiliser les ports COM en temps partagé-, à changer rapidement de contenu d'affichage et à utiliser l'effet de persistance de la perception visuelle humaine pour former des images stables. Les étapes spécifiques sont les suivantes :
Mappage des données : convertissez les nombres et les symboles d'unité à afficher en données de code de segment. Par exemple, le code de segment pour le nombre « 8 » est 0x7F (correspondant aux segments entièrement allumés a-g), et le code de segment pour l'unité « V » est 0x01 (uniquement le segment a allumé).
Analyse dynamique : activez les ports COM dans un cycle fixe (par exemple 1 ms) et envoyez les données SEG correspondantes. Par exemple, dans un affichage à 4 chiffres, COM1-COM4 est activé alternativement, mettant à jour à chaque fois uniquement le numéro et l'unité correspondant au port COM actuel.
Contrôle du contraste : optimisez les performances d'affichage en ajustant la tension de commande ou le cycle de service. Par exemple, dans un environnement à forte luminosité, un certain projet a ajusté le BIAS de 1/3 à 1/4, a augmenté le contraste à 1 500:1 et a veillé à ce que les symboles d'unité soient clairs et distinguables.
3, programmation logicielle : gestion multi-tâches et mise à jour des données
La mise en œuvre logicielle de l'affichage multi-unités doit relever deux défis majeurs : les données-en temps réel et la synchronisation de l'affichage. Voici les stratégies d’optimisation clés :
Analyse pilotée par interruption : utilisation d'interruptions de minuterie pour réaliser une analyse périodique et éviter le blocage du programme principal. Par exemple, un projet définit une interruption de minuterie de 1 ms, qui met à jour les données d'un port COM à chaque fois et effectue une actualisation plein écran en 4 ms.
Mécanisme de double mise en mémoire tampon : en utilisant deux tampons d'affichage (premier plan/arrière-plan), le tampon de premier plan est utilisé pour l'affichage actuel et le tampon d'arrière-plan est utilisé pour les mises à jour des données. Une fois la mise à jour terminée, basculez le tampon via l'indicateur pour éviter le scintillement causé par des mutations de données pendant le processus d'analyse.
Commutation dynamique des symboles d'unité : chargez les symboles d'unité de manière dynamique en fonction des types de paramètres. Par exemple, dans les scénarios de mesure de fréquence, lorsque le signal d'entrée est détecté comme une onde carrée, l'unité passe automatiquement de « V » à « Hz ».
Cas : Fréquencemètre intelligent
Un projet est basé sur les puces pilotes STM32F103 et HT1621 pour réaliser la mesure et l'affichage de la fréquence des ondes carrées. Le processus logiciel est le suivant :
Mesure de fréquence : utilisez une minuterie pour capturer le front montant du signal d'entrée, calculer la période et la convertir en valeur de fréquence.
Décomposition des données : décomposez les valeurs de fréquence en milliers, centaines, dizaines et unités de chiffres.
Jugement de l'unité : si la fréquence est supérieure à 1 kHz, l'unité affichera « kHz » ; Sinon, affichez « Hz ».
Mise à jour de l'affichage : envoyez les données du code de segment numérique et unitaire au HT1621 via l'interface SPI et pilotez l'écran LCD à 4 chiffres pour qu'il se mette à jour de manière synchrone.
4, stratégie d'optimisation : améliorer la qualité et la fiabilité de l'affichage
Conception anti-interférence : dans les environnements électromagnétiques forts (tels que les sites industriels), des fils blindés sont utilisés pour connecter l'écran LCD et le MCU, et un filtrage par billes magnétiques est ajouté à l'extrémité de l'alimentation pour réduire les interférences sonores.
Compensation à basse température : à -20 degrés, la diminution de l'activité des molécules de cristaux liquides peut entraîner une diminution du contraste. En augmentant la tension de commande (par exemple de 3,3 V à 3,6 V) ou en ajoutant une logique de préchauffage (affichage avec un faible contraste au démarrage et retour progressif aux valeurs normales), le problème peut être résolu.
Optimisation de faible consommation : dans les appareils alimentés par batterie, une stratégie d'ajustement dynamique de la fréquence de balayage est adoptée. Par exemple, lorsqu'il n'y a aucune opération, la réduction de la fréquence de balayage de 1 kHz à 100 Hz réduit la consommation d'énergie de 90 %, tout en conservant le contenu d'affichage via les circuits de maintien matériels.
