टूटे हुए कोड एलसीडी को एनालॉग सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट के साथ कैसे एकीकृत करें?

उदाहरण के लिए, तकनीकी सहयोग के मूल सिद्धांत: टूटी हुई एलसीडी की ड्राइविंग विशेषताएँ और एनालॉग सिग्नल प्रोसेसिंग आवश्यकताएँ
1. टूटे हुए कोड के साथ एलसीडी का ड्राइविंग सार: एसी विद्युत क्षेत्र नियंत्रण
टूटे हुए कोड एलसीडी का प्रत्येक डिस्प्ले खंड पारदर्शी इलेक्ट्रोड से बना होता है, और इसका कार्य सिद्धांत लिक्विड क्रिस्टल अणुओं की विद्युत क्षेत्र प्रतिक्रिया विशेषताओं पर आधारित होता है: जब एसी विद्युत क्षेत्र की एक विशिष्ट आवृत्ति और आयाम लागू होता है, तो लिक्विड क्रिस्टल अणुओं की व्यवस्था बदल जाती है, और प्रकाश संप्रेषण तदनुसार बदल जाता है, जिससे डिस्प्ले प्राप्त होता है। यह विशेषता ड्राइविंग सिग्नल पर सख्त आवश्यकताएं लगाती है:

वोल्टेज रेंज: आमतौर पर 3V से 5V (TN प्रकार) या उच्चतर (STN प्रकार के लिए 10V या इससे अधिक की आवश्यकता होती है);
आवृत्ति आवश्यकता: लिक्विड क्रिस्टल के इलेक्ट्रोकेमिकल क्षरण का कारण बनने वाले प्रत्यक्ष वर्तमान घटकों से बचने के लिए सामान्य ड्राइविंग आवृत्ति 32 हर्ट्ज से 256 हर्ट्ज है;
तरंगरूप की समरूपता: यह सुनिश्चित करने के लिए कि शुद्ध डीसी पूर्वाग्रह शून्य है, सकारात्मक और नकारात्मक दालों का आयाम सख्ती से बराबर होना चाहिए।
2. एनालॉग सिग्नल प्रोसेसिंग का मुख्य कार्य
एनालॉग सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट को तीन प्रमुख कार्यों को पूरा करने की आवश्यकता है:

सिग्नल कंडीशनिंग: एलसीडी को चलाने के लिए आवश्यक वोल्टेज रेंज तक सेंसर (जैसे एमवी स्तर थर्मोकपल सिग्नल) द्वारा कमजोर सिग्नल आउटपुट को बढ़ाना;
शोर दमन: फ़िल्टरिंग सर्किट के माध्यम से बिजली आवृत्ति हस्तक्षेप (50 हर्ट्ज/60 हर्ट्ज) या उच्च आवृत्ति शोर को खत्म करें;
स्तर रूपांतरण: गैर -मानक सिग्नल (जैसे 0-10V औद्योगिक सिग्नल) को एलसीडी ड्राइवर चिप्स द्वारा पहचाने जाने योग्य तर्क स्तर में परिवर्तित करें।
2, कुंजी सर्किट डिज़ाइन: सेंसर से एलसीडी तक पूर्ण सिग्नल श्रृंखला
1. सिग्नल अधिग्रहण और प्रवर्धन सर्किट
तापमान माप प्रणाली को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, विशिष्ट सिग्नल श्रृंखला इस प्रकार है:

सेंसर इंटरफ़ेस: PT100 प्लैटिनम रेसिस्टर लीड प्रतिरोध त्रुटियों को खत्म करने के लिए तीन तार प्रणाली के माध्यम से निरंतर वर्तमान स्रोत सर्किट से जुड़ा हुआ है;
उपकरण एम्पलीफायर: छोटे वोल्टेज परिवर्तन (जैसे 0-100 डिग्री के अनुरूप 0-100mV) को 0-5V तक बढ़ाने के लिए AD620 जैसे कम शोर परिचालन एम्पलीफायरों का उपयोग करना;
एंटी अलियासिंग फ़िल्टरिंग: एक दूसरा {{0}ऑर्डर बटरवर्थ कम {{1}पास फ़िल्टर (आवृत्ति 10 हर्ट्ज से कटौती- उच्च आवृत्ति शोर को दबाता है और नमूना अलियासिंग से बचाता है।
2. डिजिटल रूपांतरण और तर्क प्रसंस्करण के अनुरूप
एडीसी चयन: 12 बिट एसएआर प्रकार एडीसी (जैसे एडीएस7841) एनालॉग सिग्नल को डिजिटल मात्रा में परिवर्तित करने के लिए पर्याप्त रिज़ॉल्यूशन प्रदान करता है;
माइक्रोकंट्रोलर प्रोसेसिंग: STM32F103 और अन्य MCU लुकअप टेबल विधि के माध्यम से तापमान मान को एलसीडी ड्राइवर कोड में परिवर्तित करते हैं, साथ ही ओवर लिमिट अलार्म जैसे कार्यों को भी लागू करते हैं;
संदर्भ वोल्टेज स्रोत: ADR434 जैसे सटीक संदर्भ स्रोत ADC रूपांतरण सटीकता सुनिश्चित करने के लिए 4.096V का संदर्भ वोल्टेज प्रदान करते हैं।
3. एलसीडी ड्राइवर सिग्नल जनरेशन
विशिष्ट ड्राइवर चिप: HT1621 और अन्य ड्राइवर IC चार्ज पंपों को एकीकृत करते हैं, जो STN प्रकार के LCD को चलाने के लिए 3.3V लॉजिक वोल्टेज को 15V तक बढ़ा सकते हैं;
संचार तरंग निर्माण: पूरक पीडब्लूएम सिग्नल एमसीयू टाइमर के माध्यम से आउटपुट होते हैं, और आवश्यक आवृत्ति और कर्तव्य चक्र के साथ वर्ग तरंगों को ड्राइविंग चिप के आंतरिक तर्क द्वारा संश्लेषित किया जाता है;
बैकप्लेन स्कैनिंग: ड्राइवर चिप COM टर्मिनल को समय विभाजन तरीके से सक्रिय करता है, और मल्टी बिट डिस्प्ले प्राप्त करने के लिए SEG टर्मिनल सिग्नल के साथ सहयोग करता है।
4. पावर प्रबंधन सर्किट
मल्टी वोल्टेज डोमेन डिज़ाइन: LDO (जैसे AM11117-3.3) 3.3V डिजिटल बिजली की आपूर्ति प्रदान करता है, और चार्ज पंप (जैसे SGM3209) -5V बैकप्लेन बायस वोल्टेज उत्पन्न करता है;
बैकलाइट ड्राइवर: बूस्ट सर्किट (जैसे AP3603) एलईडी बैकलाइट को चलाने के लिए 5V इनपुट को 18V तक बढ़ा देता है, बिजली की खपत को कम करने के लिए PWM डिमिंग का समर्थन करता है।
3, विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य: औद्योगिक उपकरणों और चिकित्सा उपकरणों के व्यावहारिक मामले
1. औद्योगिक दबाव ट्रांसमीटर
सिग्नल श्रृंखला: पीज़ोरेसिस्टिव सेंसर → इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर → 24 बिट Δ - ∑ एडीसी → एमसीयू → एलसीडी ड्राइवर;
मुख्य डिज़ाइन:
सिग्नल संचारित करने और हस्तक्षेप-रोधी क्षमताओं को बढ़ाने के लिए 4-20mA करंट लूप का उपयोग करना;
ड्राइवर चिप में लिक्विड क्रिस्टल की प्रतिक्रिया विशेषताओं पर तापमान परिवर्तन के प्रभाव को खत्म करने के लिए एक अंतर्निर्मित तापमान क्षतिपूर्ति सर्किट होता है;
प्रदर्शन स्थिरता को और बेहतर बनाने के लिए सॉफ़्टवेयर (जैसे मूविंग एवरेज एल्गोरिदम) के माध्यम से डिजिटल फ़िल्टरिंग लागू करें।
2. पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक ब्लड प्रेशर मॉनिटर
सिग्नल श्रृंखला: पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर → चार्ज एम्पलीफायर → बैंडपास फिल्टर (0.5-5 हर्ट्ज) → एडीसी → एमसीयू → एलसीडी ड्राइवर;
मुख्य डिज़ाइन:
चार्ज वोल्टेज रूपांतरण प्राप्त करने और सिग्नल {{1} से {{2} शोर अनुपात में सुधार करने के लिए दोहरी परिचालन एम्पलीफायर आर्किटेक्चर (जैसे OPA2350) का उपयोग करना;
ड्राइवर चिप आंशिक डिस्प्ले मोड का समर्थन करता है, केवल बिजली की खपत को कम करने के लिए रक्तचाप से संबंधित खंडों को सक्रिय करता है;
सिस्टम क्रैश को रोकने और असामान्यताओं को प्रदर्शित करने के लिए एकीकृत वॉचडॉग सर्किट।
4, तकनीकी चुनौतियाँ और समाधान
1. कम तापमान वाले वातावरण में प्रतिक्रिया विलंब प्रदर्शित करें
समस्या: तापमान घटने के साथ लिक्विड क्रिस्टल की चिपचिपाहट बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया समय लंबा हो जाता है;
समाधान:
ड्राइवर चिप ओवर ड्राइविंग फ़ंक्शन प्रदान करता है, डिस्प्ले स्विचिंग के दौरान लिक्विड क्रिस्टल संरेखण में तेजी लाने के लिए एक संक्षिप्त उच्च वोल्टेज लागू करता है;
विस्तृत तापमान प्रकार के लिक्विड क्रिस्टल सामग्री (जैसे वीए प्रकार) का उपयोग करके, कार्यशील तापमान सीमा को -40 डिग्री से +85 डिग्री तक बढ़ाया जाता है।
2. विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के कारण उत्पन्न विकृत लक्षण प्रदर्शित करें
समस्या: बिजली आपूर्ति या मोटर स्विच करने से उत्पन्न शोर स्थानिक युग्मन के माध्यम से सिग्नल लाइन में प्रवेश करता है;
समाधान:
क्षणिक उच्च वोल्टेज को अवशोषित करने के लिए टीवीएस डायोड (जैसे SMAJ5.0A) को एलसीडी कनेक्टर के पास रखें;
डिजिटल और एनालॉग बिजली आपूर्ति को अलग करने के लिए चुंबकीय मोतियों (जैसे BLM18PG121SN1) का उपयोग करना;
कुंजी सिग्नल लाइन (जैसे एसईजी टर्मिनल) एक आरसी कम - पास फिल्टर बनाने के लिए 22 Ω अवरोधक के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है।
3. कम बिजली डिजाइन अनुकूलन
समस्या: पोर्टेबल उपकरणों को लंबे समय तक संचालन की आवश्यकता होती है और ये बिजली की खपत के प्रति संवेदनशील होते हैं;
समाधान:
ड्राइवर चिप स्लीप मोड का समर्थन करता है, और स्थिर धारा को 1 μ A से कम किया जा सकता है;
स्वचालित बैकलाइट नियंत्रण प्राप्त करने के लिए परिवेश प्रकाश सेंसर के साथ संयुक्त, परावर्तक एलसीडी (बैकलाइट की आवश्यकता नहीं) को अपनाना;
एमसीयू शटडाउन मोड में प्रवेश करता है और केवल आरटीसी टाइम वेक अप के माध्यम से डेटा अपडेट करता है।