1, สถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์: ไดรเวอร์หลายยูนิตและการซิงโครไนซ์สัญญาณ
การแสดงผลแบบหลายยูนิตของ LCD แบบแบ่งส่วนอาศัยการออกแบบระดับฮาร์ดแวร์หลาย COM (ปลายทั่วไป) และหลาย SEG (ปลายส่วน) จากตัวอย่างหน้าจอรหัสเซกเมนต์ LCD 4- หลัก โดยปกติแล้วจะมีพอร์ต COM 4 พอร์ตและพอร์ต SEG หลายพอร์ตอยู่ภายใน โดยแต่ละชุดค่าผสม COM-SEG จะสอดคล้องกับหน่วยแสดงผล (เช่น ตัวเลขหรือสัญลักษณ์หน่วย) ตัวอย่างเช่น หน้าจอรหัสเซ็กเมนต์บางรุ่นขับเคลื่อนบิตดิจิทัล 4 บิตผ่านพอร์ต COM 4 พอร์ต ในขณะที่ใช้พอร์ต SEG เพิ่มเติมเพื่อควบคุมการแสดงสัญลักษณ์หน่วย (V/A/Hz)
พารามิเตอร์ฮาร์ดแวร์ที่สำคัญ:
หน้าที่: กำหนดจำนวนพอร์ต COM ตัวอย่างเช่น 1/4 Duty หมายความว่าพอร์ต COM 4 พอร์ตถูกขับเคลื่อนสลับกัน โดยแต่ละพอร์ตมีรอบการทำงาน 25% เหมาะสำหรับการแสดงผล 4 หลัก
BIAS (Bias Ratio): ส่งผลต่อคอนทราสต์และแรงดันไฟฟ้าในการขับขี่. 1/3 BIAS หมายความว่าแรงดันไฟฟ้าในการขับขี่คือ 1/3 ของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน ซึ่งสามารถลดการใช้พลังงานและปรับปรุงความเสถียรของจอแสดงผลได้
ความเสถียรของแรงดันไฟฟ้า: โมเลกุลคริสตัลเหลวจำเป็นต้องขับเคลื่อนด้วยสัญญาณ AC และไบแอส DC อาจทำให้จอแสดงผลเบลอได้ ตัวอย่างเช่น โปรเจ็กต์บางโปรเจ็กต์ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32F103C8T6 เพื่อสร้างสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยม AC ที่แม่นยำผ่านตัวจับเวลา เพื่อให้มั่นใจว่าความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่ 3.3V และหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพของโมเลกุลคริสตัลเหลว
สถานการณ์การใช้งานทั่วไป:
อุปกรณ์ตรวจสอบกำลัง: จำเป็นต้องแสดงพารามิเตอร์เช่นแรงดันไฟฟ้า (V) กระแส (A) และกำลัง (W) พร้อมกัน มิเตอร์อัจฉริยะบางตัวใช้หน้าจอรหัสส่วน 8 บิต ซึ่งแสดงตัวเลข 4 ชุดพร้อมกัน (เช่น 220V, 5.6A) และสัญลักษณ์ 3 หน่วยผ่านพอร์ต COM 8 พอร์ตและพอร์ต SEG 32 พอร์ต
จอภาพทางการแพทย์: เมื่อแสดงพารามิเตอร์ เช่น อัตราการเต้นของหัวใจ (bpm) และออกซิเจนในเลือด (SpO2%) จำเป็นต้องแยกแยะประเภทข้อมูลที่แตกต่างกันผ่านพอร์ต COM หลายพอร์ต ตัวอย่างเช่น จอภาพบางรุ่นใช้การออกแบบ 1/8 Duty ซึ่งรองรับการควบคุมอิสระของตัวเลข 8 หลักและสัญลักษณ์ 4 หน่วย
2, ตรรกะของไดรเวอร์: การสแกนแบบไดนามิกและการแมปข้อมูล
จำเป็นต้องแสดงจอแสดงผล LCD รหัสส่วนหลายหน่วยผ่านการสแกนแบบไดนามิก ตรรกะหลักคือการใช้พอร์ต COM ซ้ำในเวลา-ในลักษณะการแบ่งปัน สลับเนื้อหาที่แสดงอย่างรวดเร็ว และใช้ผลการคงอยู่ของการรับรู้ทางสายตาของมนุษย์เพื่อสร้างภาพที่มีเสถียรภาพ ขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้:
การแมปข้อมูล: แปลงตัวเลขและสัญลักษณ์หน่วยเพื่อแสดงเป็นข้อมูลรหัสส่วน ตัวอย่างเช่น รหัสส่วนของหมายเลข "8" คือ 0x7F (ตรงกับส่วนที่สว่างเต็มที่ a-g) และรหัสส่วนของหน่วย "V" คือ 0x01 (เฉพาะส่วนที่สว่าง a)
การสแกนแบบไดนามิก: เปิดใช้งานพอร์ต COM ในรอบคงที่ (เช่น 1ms) และส่งข้อมูล SEG ที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น ในจอแสดงผล 4 หลัก COM1-COM4 จะถูกเปิดใช้งานสลับกัน โดยอัปเดตเฉพาะตัวเลขและหน่วยที่สอดคล้องกับพอร์ต COM ปัจจุบันในแต่ละครั้ง
การควบคุมคอนทราสต์: ปรับประสิทธิภาพการแสดงผลให้เหมาะสมโดยการปรับแรงดันไฟฟ้าในการขับขี่หรือรอบการทำงาน ตัวอย่างเช่น ในสภาพแวดล้อมที่มีแสงจ้า โปรเจ็กต์บางโปรเจ็กต์ได้ปรับ BIAS จาก 1/3 เป็น 1/4 เพิ่มคอนทราสต์เป็น 1500:1 และตรวจสอบให้แน่ใจว่าสัญลักษณ์หน่วยมีความชัดเจนและแยกแยะได้
3, การเขียนโปรแกรมซอฟต์แวร์: การจัดการหลายงานและการอัปเดตข้อมูล
การใช้ซอฟต์แวร์สำหรับจอแสดงผลหลายหน่วยจำเป็นต้องจัดการกับความท้าทายหลักสองประการ ได้แก่ ข้อมูลเรียลไทม์- และการซิงโครไนซ์จอแสดงผล ต่อไปนี้เป็นกลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพที่สำคัญ:
การสแกนแบบขัดจังหวะ: การใช้ตัวจับเวลาขัดจังหวะเพื่อให้สแกนเป็นระยะและหลีกเลี่ยงการบล็อกโปรแกรมหลัก ตัวอย่างเช่น โปรเจ็กต์ตั้งค่าการขัดจังหวะตัวจับเวลา 1 มิลลิวินาที ซึ่งจะอัปเดตข้อมูลสำหรับพอร์ต COM หนึ่งพอร์ตในแต่ละครั้ง และรีเฟรชแบบเต็มหน้าจอให้เสร็จสิ้นใน 4 มิลลิวินาที
กลไกการบัฟเฟอร์สองเท่า: ใช้บัฟเฟอร์จอแสดงผลสองตัว (เบื้องหน้า/พื้นหลัง) บัฟเฟอร์เบื้องหน้าใช้สำหรับจอแสดงผลปัจจุบัน และใช้บัฟเฟอร์พื้นหลังสำหรับการอัปเดตข้อมูล หลังจากการอัพเดตเสร็จสิ้น ให้สลับบัฟเฟอร์ผ่านแฟล็กเพื่อหลีกเลี่ยงการกะพริบที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงข้อมูลในระหว่างกระบวนการสแกน
การสลับสัญลักษณ์หน่วยแบบไดนามิก: โหลดสัญลักษณ์หน่วยแบบไดนามิกตามประเภทพารามิเตอร์ ตัวอย่างเช่น ในสถานการณ์การวัดความถี่ เมื่อตรวจพบสัญญาณอินพุตเป็นคลื่นสี่เหลี่ยม หน่วยจะเปลี่ยนจาก "V" เป็น "Hz" โดยอัตโนมัติ
กรณี: เครื่องวัดความถี่อัจฉริยะ
โปรเจ็กต์นี้ใช้ชิปไดรเวอร์ STM32F103 และ HT1621 เพื่อให้สามารถวัดและแสดงผลความถี่คลื่นสี่เหลี่ยมได้ กระบวนการซอฟต์แวร์มีดังนี้:
การวัดความถี่: ใช้ตัวจับเวลาเพื่อจับขอบที่เพิ่มขึ้นของสัญญาณอินพุต คำนวณระยะเวลา และแปลงเป็นค่าความถี่
การสลายตัวของข้อมูล: แบ่งค่าความถี่ออกเป็นหลักพัน ร้อย สิบ และหน่วยหลัก
การพิจารณาหน่วย: หากความถี่มากกว่า 1kHz หน่วยจะแสดง "kHz"; มิฉะนั้น ให้แสดง 'Hz'
การอัปเดตการแสดงผล: ส่งข้อมูลรหัสตัวเลขและส่วนหน่วยไปยัง HT1621 ผ่านอินเทอร์เฟซ SPI และขับเคลื่อนจอ LCD 4 หลักเพื่ออัปเดตพร้อมกัน
4 กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพ: ปรับปรุงคุณภาพการแสดงผลและความน่าเชื่อถือ
การออกแบบป้องกันการรบกวน: ในสภาพแวดล้อมที่มีแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูง (เช่น พื้นที่อุตสาหกรรม) สายไฟหุ้มฉนวนจะถูกใช้เพื่อเชื่อมต่อ LCD และ MCU และมีการเพิ่มตัวกรองลูกปัดแม่เหล็กที่ปลายแหล่งจ่ายไฟเพื่อลดการรบกวนทางเสียงรบกวน
การชดเชยอุณหภูมิต่ำ: ที่ -20 องศา กิจกรรมของโมเลกุลผลึกเหลวที่ลดลงอาจทำให้คอนทราสต์ลดลง โดยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าในการขับขี่ (เช่นจาก 3.3V เป็น 3.6V) หรือเพิ่มลอจิกการอุ่นเครื่อง (แสดงด้วยคอนทราสต์ต่ำเมื่อเริ่มต้นและค่อยๆ กลับสู่ค่าปกติ) ปัญหาจะได้รับการแก้ไข
การเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานต่ำ: ในอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ มีการใช้กลยุทธ์ในการปรับความถี่การสแกนแบบไดนามิก ตัวอย่างเช่น เมื่อไม่มีการดำเนินการ การลดความถี่การสแกนจาก 1kHz เป็น 100Hz จะช่วยลดการใช้พลังงานลง 90% ในขณะที่ยังคงรักษาเนื้อหาที่แสดงผ่านวงจรยึดฮาร์ดแวร์
