干货 | 记一次段码屏调试总结

前段时间调试一个段码屏，刚开始显示非常模糊、有重影：

后来调试了很久，最终通过调整参数(电压、偏置)，显示效果好了很多：

借此机会，总结一下段码屏的相关知识。

段码屏的显示技术是一种比较老的技术，它也没法像点阵屏那样灵活的显示各种各样的内容，同时一般需要定制才能买到，但是为什么在很多产品中还在广泛使用呢，比如用在家里的燃气表、电表、空调遥控器等多种产品上。

主要原因是功耗低和价格低，另外它还有控制简单、使用寿命长的优点、特别适合用在一些对成本要求高、电池供电、对显示效果要求不是那么高的产品中。

段，英文Segment，是指可以独立打开和关闭的任何点、线或图标。比如下图中的文字“剩余”是1个段，数字1由2个段组成。

控制断码屏显示什么内容，就是要控制其中的哪些段亮、哪些段灭。每个断码屏都有一个真值表，上图中段码屏真值表如下：

通过真值表可以看到，上图中的数字1，对应1B、1C 这2个段，

1B由COM3(Pin3)和SEG3(Pin8)控制，1C由COM2(Pin2)和SEG3(Pin8)控制

在相应的COM和SEG引脚上加上一定的电压就可以点亮。但需要注意的是，所加的电压是交流而不是直流。以实际控制中的一种驱动波形为例，

可以看到COM和SEG上的电压是周期性变化的，这里电压分为了V1、V2、V3 3档，这里引出一个关键的参数：偏置(Bias)，偏置的值为V1/V3=1/3。

COM1、COM2、COM3、COM4分别与SEG3的电压差如下：

可以看到COM1-SEG3和COM4-SEG3的幅值是V1，COM2-SEG3和COM3-SEG3的幅值最高达到V3，所以段1B和1C亮、段1D和1A灭。

断码屏还有一个重要的参数叫占空比（Duty），它是指段导通的时间与一个周期总时间的比值，从上图COM2-SEG3、COM3-SEG3波形可以看到，段导通的时间段有2个，一个完整周期的时间段是8个，所以占空比为1/4。占空比一般和COM数相同。

另外还会听到一个名词叫对比度，它使用点亮段电压有效值 Von和不亮段电压有效值 Voff之比来表示，显示对比度越高，亮和不亮段差别越明显，显示越清晰。

电压的有效值用 COM/SEG 之间的电压差值的均方根 VRMS 表示:

所以上图中“点亮”段 SEG 和 COM 电压差有效值

“不亮段”的 SEG 和 COM 电压差有效电值为：

对比度等于√3：1=1.732

为了达到理想的显示效果， 一般而言， Bias 和 COM 之间有一定关系， COM 数越多，每根COM 对应的选通时间变短，而要达到同样的显示亮度， VON 的电压就要提高，要达到同样的显示对比度，选电平和非选电平的差异需要加大，即 Bias 需要加大，COM 和 Bias 间有一经验公式，即：

最后再解释一个参数，帧频率，从下图可以看到一个COM端完整的波形周期叫做一帧，它的频率由Base_Clk及Duty决定，它等于Base_Clk的频率乘以占空比。

根据 LCD 液晶显示屏特性，选择的帧频率范围一般是在约[30Hz~100Hz]之间，在功耗和可接受的刷新速率之间进行平衡。频率过高，增加驱动功耗；频率过低，会导致显示闪烁。

驱动段码屏，如果MCU内部带有LCD控制器可以直接使用它来实现，如果MCU不带LCD控制器，可以通过外置的LCD驱动芯片或者利用MCU的GPIO加上电阻分压电路来实现。

理解了LCD控制原理，再回到文章最初的问题，最初显示效果不好就是因为参数设置的不正确，最初最大驱动电压设置的是3.3V，BIAS为1/3，将其修改为最大驱动电压3.12V，BIAS设置为1/2 效果就得到了改进。

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