I. Vue d'ensemble
Il existe deux types d'écrans couramment utilisés dans l'instrumentation. L'une est une diode électroluminescente (LED) et l'autre est un affichage à cristaux liquides (LCD). Ces deux types d'écrans sont économiques, flexibles dans leur configuration et faciles à interfacer avec un micro-ordinateur monopuce, tandis que ce dernier a un faible courant d'attaque, une faible consommation d'énergie, une longue durée de vie, des polices soignées, un affichage clair, angle de vision, commande flexible, et application large [1]. Cependant, le LCD sur la commande est plus compliqué car la tension continue entre les électrodes LCD doit être de 0 [2]. Sinon, l'écran LCD s'oxydera facilement. Par conséquent, l'écran LCD ne peut pas être contrôlé par le signal de niveau simplement, mais la forme d'onde doit être utilisée. Séquence d'ondes à contrôler. L'affichage à cristaux liquides a la fois statique et la séparation de temps
Le premier est simple, mais nécessite plus de lignes; ce dernier est compliqué, mais nécessite moins de lignes, qui sont déterminées par le choix du fil d'électrode. Ce qui suit est un exemple d'affichage à cristaux liquides d'une montre électronique. Le panneau d'affichage est montré en (1). Le haut de l'heure est également activé ou désactivé. Lorsque le nombre de minutes est affiché sur les chiffres 1 à 5, le haut et le bas sont également activés ou désactivés. Les deux points sont également activés ou désactivés en même temps. La méthode de conduite est la conduite fractionnée avec un taux de biais de 1/2. Il y a 11 électrodes de segment et deux électrodes communes.
Figure 1)
Deuxièmement, le principe de l'affichage LCD
Les substances générales peuvent être divisées en gaz, liquide et solide. Cependant, les propriétés de certaines substances n'appartiennent pas à ces trois types. Le cristal liquide est l'un d'entre eux. Ce n'est pas un liquide complet, ni un solide complet. Il peut couler comme un liquide et a des cristaux solides. A l'état naturel, les molécules de cristaux liquides sont placées dans des concavités très fines et les molécules de cristaux liquides sont disposées en direction des rainures [3]. Les moniteurs LCD fonctionnent en utilisant ces propriétés des cristaux liquides. Un matériau à cristaux liquides est ajouté entre les électrodes supérieure et inférieure de l'écran LCD. Les molécules de cristaux liquides sont disposées en parallèle et ont une activité optique. Les molécules de cristaux liquides sont généralement transparentes. Lorsqu'une certaine tension est appliquée entre les électrodes supérieure et inférieure, les molécules de cristaux liquides tournent verticalement et perdent leur rotation optique. Noir [4]. Afin d'éviter l'oxydation des cristaux liquides, il est nécessaire que la tension DC relative moyenne entre les électrodes LCD soit nulle [1], donc l'écran LCD ne peut pas être piloté par le signal de niveau mais doit être piloté par un certain carré séquence d'ondes. La forme d'onde de pilotage est très particulière, et la méthode de répartition dans le temps avec un rapport de décalage de 1/2 est prise comme exemple. La figure (2) montre la forme d'onde qui doit être générée sur le segment et les électrodes communes pour rendre un trait lumineux ou éteint. D'après la figure (2), nous pouvons voir que B1 et COM2 sont dans la direction de la forme d'onde, donc B1 est clair; B3 et COM1 sont dans la même direction, donc B3 est éteint [5]. (où B1 et B3 partagent un seul port SEG)
Figure 2)
Généralement, la forme d'onde du port COM est toujours fixe. Pour le mode de division dynamique de 1/2 heure, les formes d'onde des côtés COM1 et COM2 sont dans des phases opposées. Pour contrôler l'affichage et l'extinction de chaque course, des formes d'onde appropriées doivent être générées sur les électrodes correspondantes. La réalisation de la forme d'onde a les caractéristiques suivantes: 1) On peut voir à partir des deux électrodes communes que les deux électrodes communes ont trois niveaux, qui sont trois tensions de 0 V, 1,5 V et 3 V respectivement; 2) Deux électrodes communes COM1 et la forme d'onde COM2 sont directionnelles; 3) La période de la forme d'onde de commande de l'électrode commune et du segment est la même, dans laquelle l'électrode commune change chaque cycle quatre fois, et le code de segment change deux fois chaque cycle, qui est un signal carré. En raison des caractéristiques des formes d'onde de commande d'électrodes communes, dans l'industrie, la plupart des microcontrôleurs et le logiciel correspondant sont utilisés pour générer les formes d'onde de commande d'électrode commune. Pour la conception ASIC, si la méthode ci-dessus est utilisée, une grande surface de puces est occupée et le nombre de puces augmente. Coût. Par conséquent, cet article présentera un circuit numérique et analogique pratique en tant que pilote LCD segmenté.
Troisièmement, la conception du circuit du pilote d'affichage LCD
1. Circuit de génération de forme d'onde COM1 et COM2
Points de conception: Comme décrit dans la section Principe d'affichage, les formes d'onde des deux électrodes communes sont fixes. Il a 3 niveaux, qui sont 0V, 1.5V, 3V, et chaque cycle change 4 fois. Les formes d'onde de COM1 et COM2 sont directionnelles. La figure (3) montre la solution. Le circuit est composé d'un transistor NMOS et d'une porte de contrôle à 3 états. La fréquence de DA est 2 fois celle de d3. Le tube NMOS est connecté à 1,5V et la porte à 3 états est réglée sur 3V. Cela peut générer Chaque cycle change 4 fois, il y a 3 niveaux de formes d'onde d'électrode commune fixe. Pour être reconnue par l'œil humain, la fréquence de d3 est de 10 Hz. La forme d'onde HSPICE générée par ce circuit est représentée en (3-1) (en utilisant une alimentation de 1,5 V et une tension de 3 V générée par un circuit de doubleur de tension périphérique). Pour atteindre cette exigence de conception, dans la figure (3), le W / L du tube N est de 28uM / 4uM, le W / L des deux tubes P de la porte à 3 états est de 8uM / 3uM, et le W / L des deux tubes N est de 4uM / 3uM.
image 3)
Figure (3 -1)
2. Circuit buccal SEG et forme d'onde
Point technique: 11 segments et 2 électrodes communes pilotent l'affichage de la montre électronique, et les cycles des segments et des électrodes communes doivent rester les mêmes. La solution est représentée sur la figure (4). La figure (4) est un circuit de commande de segment constitué d'une porte XOR et d'une porte NOT. Afin de garder cohérent le cycle commun de l'électrode et du segment, le signal d'entrée d3 et d3 dans le circuit COM est le même signal, il s'agit d'une onde carrée périodique avec une fréquence de 10 Hz; Le signal de D1 est produit par le circuit de décodage, il décide que la table électronique révèle le décodage numérique, le résultat produit par trois types, constante est High level 1, niveau constant 0, onde carrée périodique (2 fois la fréquence de d3, period est 1/2), Fig. 4-1, Fig. 4-2, Fig. 4-3) Ce sont les formes d'onde générées par verilog_xl correspondant aux trois cas ci-dessus. Le port SEG est mis en œuvre en utilisant des circuits numériques et il n'y a aucune exigence de taille de transistor.
Figure 4)
A partir des formes d'onde de simulation de l'électrode commune et de l'électrode de code de segment, on peut voir que le circuit conçu répond aux exigences du principe d'affichage à cristaux liquides, l'électrode commune change 4 fois par cycle et 3 niveaux différents. L'électrode commune et l'électrode de segment doivent être cohérentes. Pour rendre un trait lumineux ou éteint, les ports SEG et (COM) doivent satisfaire une certaine relation. La relation est indiquée dans le tableau suivant: Lorsque le port SEG et le port COM1 sont inversés, le segment correspondant est extrêmement brillant. En phase, le segment correspondant est éteint.
Quatre, résumé
Le circuit d'attaque LCD présenté dans cet article est entièrement implémenté par le matériel, et il est construit par très peu de transistors. Le design est exquis. Il peut être bien intégré dans le circuit intégré spécifique à l'application. Comme le circuit de conduite LCD de l'écran LCD, cela réduit le coût et a un avantage concurrentiel sur le marché. . Ceci est différent des autres implémentations matérielles et logicielles du lecteur LCD sur le marché. Nous avons intégré le module de circuit d'attaque LCD dans une puce de machine à café ASIC. La puce a déjà effectué la vérification, le placement et le routage FPAG, et effectue des MPW à Shanghai.
