Principio de unidad de LCD de código de segmento
- Jun 06, 2018 -

I. Descripción general
Hay dos tipos de pantallas comúnmente usadas en instrumentación. Uno es un diodo emisor de luz (LED) y el otro es una pantalla de cristal líquido (LCD). Estos dos tipos de pantallas son de bajo costo, flexibles en configuración y fáciles de interconectar con un microordenador de un solo chip, mientras que el segundo tiene una pequeña corriente de disco, bajo consumo de energía, larga duración, fuentes bonitas, pantalla clara, grande ángulo de visión, unidad flexible y amplia aplicación [1]. Sin embargo, la pantalla LCD en el control es más complicada porque la tensión de CC entre los electrodos LCD debe ser 0 [2]. De lo contrario, la pantalla LCD se oxidará fácilmente. Por lo tanto, la pantalla LCD no puede controlarse simplemente mediante la señal de nivel, pero se debe usar la forma de onda. Secuencia de onda para controlar La pantalla LCD tiene división de tiempo estática y de tiempo
El primero es simple, pero requiere más líneas; este último es complicado, pero requiere menos líneas, que están determinadas por la elección del electrodo de plomo. El siguiente es un ejemplo de una pantalla de cristal líquido de un reloj electrónico. El panel de visualización se muestra en (1). Lo máximo de la hora también está apagado o encendido. Cuando el máximo del minuto está en la pantalla de los números 1 a 5, la parte superior e inferior también están apagados o encendidos. Los dos puntos de puntos también están activados o desactivados al mismo tiempo. El método de conducción es la conducción dividida con una relación de polarización de 1/2. Hay 11 electrodos de segmento y dos electrodos comunes.

Figura 1)
En segundo lugar, el principio de la pantalla LCD
Las sustancias generales se pueden dividir en gas, líquido y sólido. Sin embargo, las propiedades de algunas sustancias no pertenecen a estos tres tipos. El cristal líquido es uno de ellos. No es un líquido completo, ni un sólido completo. Puede fluir como un líquido y tiene cristales sólidos. En estado natural, las moléculas de cristal líquido se colocan en concavidades muy finas, y las moléculas de cristal líquido se disponen en la dirección de las ranuras [3]. Los monitores LCD funcionan al usar estas propiedades de cristales líquidos. Se agrega un material de cristal líquido entre los electrodos superior e inferior de la pantalla LCD. Las moléculas de cristal líquido están dispuestas en paralelo y tienen actividad óptica. Las moléculas de cristal líquido son usualmente transparentes. Cuando se aplica un cierto voltaje entre los electrodos superior e inferior, las moléculas de cristal líquido giran verticalmente y pierden su rotación óptica. Negro [4]. Para evitar que el cristal líquido se oxide, se requiere que la media DC de voltaje relativo entre los electrodos LCD sea cero [1], por lo que la LCD no puede ser impulsada simplemente por la señal de nivel, sino que debe ser accionada por un cierto cuadrado secuencia de onda. La forma de onda de conducción es muy particular, y el método de división de tiempo con una relación de desplazamiento de 1/2 se toma como ejemplo. La figura (2) muestra la forma de onda que se debe generar en el segmento y los electrodos comunes para que un trazo sea brillante o no. De la figura (2) podemos ver que B1 y COM2 están en la dirección de la forma de onda, por lo que B1 es brillante; B3 y COM1 están en la misma dirección, por lo que B3 está desactivado [5]. (donde B1 y B3 comparten un solo puerto SEG)

Figura 2)
Generalmente, la forma de onda del puerto COM siempre es fija. Para el modo de división dinámica de 1/2-hora, las formas de onda en los lados COM1 y COM2 están en fases opuestas. Para controlar la visualización y la extinción de cada carrera, se deben generar formas de onda apropiadas en los electrodos correspondientes. La realización de la forma de onda tiene las siguientes características: 1) Puede verse a partir de los dos electrodos comunes que los dos electrodos comunes tienen tres niveles, que son tres voltajes de 0 V, 1.5 V y 3 V respectivamente; 2) Dos electrodos comunes COM1 y la forma de onda COM2 son direccionales; 3) El período de la forma de onda de conducción de código de electrodo común y segmento es el mismo, en el que el electrodo común cambia cada ciclo cuatro veces, y el código de segmento cambia dos veces en cada ciclo, que es una señal de onda cuadrada. Debido a las características de las formas de onda de conducción de electrodos comunes, en la industria, la mayoría de los microcontroladores y el software correspondiente se utilizan para generar las formas de onda de conducción de electrodos comunes. Para el diseño de ASIC, si se utiliza el método anterior, se ocupará un área de chip grande y aumentará el número de chips. Costo. Por lo tanto, este artículo presentará un práctico circuito digital y analógico como un controlador de LCD segmentado.
En tercer lugar, el diseño del circuito del controlador de pantalla LCD
1. Circuito de generación de forma de onda COM1 y COM2
Puntos de diseño: como se describe en la sección Principio de visualización, las formas de onda de los dos electrodos comunes son fijas. Tiene 3 niveles, que son 0V, 1.5V, 3V, y cada ciclo cambia 4 veces. Las formas de onda de COM1 y COM2 son direccionales. La figura (3) muestra la solución. El circuito está compuesto por un transistor NMOS y una compuerta de control de 3 estados. La frecuencia de DA es 2 veces la de d3. El tubo NMOS está conectado a 1.5V y la puerta de 3 estados está configurada a 3V. Esto puede generar Cada ciclo cambia 4 veces, hay 3 niveles de formas de onda comunes de electrodos fijos. Para ser reconocido por el ojo humano, la frecuencia de d3 es de 10 Hz. La forma de onda HSPICE generada por este circuito se muestra en (3-1) (usando una fuente de alimentación de 1.5V y una tensión de 3V generada por un circuito duplicador de voltaje periférico). Para lograr este requisito de diseño, en la Figura (3), la relación W / L del tubo en N es de 28uM / 4uM, el W / L de los dos tubos en P de la puerta de 3 estados es de 8uM / 3uM, y el W / L de los dos N-tubes es 4uM / 3uM.

imagen 3)

Figura (3 -1)
2. SEG circuito de la boca y forma de onda
Punto técnico: 11 segmentos y 2 electrodos comunes controlan la visualización del reloj electrónico, y los ciclos de segmentos y electrodos comunes deben permanecer iguales. La solución se muestra en la figura (4). La figura (4) es un circuito de accionamiento de segmento que consiste en una puerta XOR y una puerta NO. Para mantener constante el ciclo común de electrodos y segmentos, la señal de entrada d3 y d3 en el circuito COM es la misma señal, es una onda cuadrada periódica con frecuencia de 10Hz; La señal de D1 es producida por el circuito de decodificación, decide que la tabla electrónica revela la descodificación digital, el resultado producido por tres tipos, constante es Nivel alto 1, nivel constante 0, onda cuadrada periódica (2 veces la frecuencia de d3, período es 1/2), Fig. 4-1, Fig. 4-2, Fig. 4-3) Estas son las formas de onda generadas por verilog_xl correspondientes a los tres casos anteriores. El puerto SEG se implementa utilizando circuitos digitales y no hay requisitos para el tamaño del transistor.

Figura 4)

A partir de las formas de onda de simulación del electrodo común y el electrodo de código de segmento, se puede ver que el circuito diseñado cumple con los requisitos del principio de visualización de cristal líquido, el electrodo común cambia 4 veces por ciclo y 3 niveles diferentes, y el período del el electrodo común y el electrodo de segmento deben ser consistentes Para que un trazo sea brillante o no, los puertos SEG y (COM) deben cumplir una cierta relación. La relación es la que se muestra en la siguiente tabla: cuando el puerto SEG y el puerto COM1 están invertidos, el segmento correspondiente es extremadamente brillante. Cuando está en fase, el segmento correspondiente está extinto.
Cuatro, resumen
El circuito de manejo de LCD presentado en este artículo está completamente implementado por hardware, y está construido por muy pocos transistores. El diseño es exquisito. Puede estar bien integrado en el circuito integrado específico de la aplicación. Como el circuito de conducción LCD de LCD, esto reduce el costo y tiene una ventaja competitiva en el mercado. . Esto es diferente de otras implementaciones de hardware y software de la unidad de LCD en el mercado. Hemos integrado el módulo de circuito del controlador LCD en un chip de cafetera ASIC. El chip ya ha completado la verificación y colocación y enrutamiento de FPAG, y realiza MPW en Shanghai.