在本文中，我将讨论液晶显示器（LCD）在信号方面的工作原理，如何解码和使用这些信号以达到自己的目的。
有时会出现有关LCD操作的问题。 例如，设备的屏幕一直在流动，但是没有什么可以替换为：
或LCD屏幕很小，在黑暗中不可见，其任务是将输出而不是LCD转换为LED或其他显示器。
我也遇到了一个问题：有一台空调，为了改善其运行特性，当屏幕上出现“雪花”符号时，有必要打开另外一个风扇。
我认为您可以提出很多这样的问题，而总的任务是学习如何解码LCD上显示的信息并将其用于预期的目的。
液晶指示器，由于其物理特性，需要满足两个主要要求：
- 电极之间的电压必须至少为三伏。
- 必须在没有任何直流分量的情况下向电极施加交流电压。
如果您不满足第一个要求，并且在公共电极和段电极之间施加的电压小于3伏，则该段将根本不可见。
如果不满足第二个要求，则指示剂会很快降解（液晶会变质）。 由于未能满足第二个要求，第一个问题的指示器尤其受苦，并且很可能存在这样的情况，即当电池时钟耗尽时，用户总是在指示器上有时间。
LCD使用公共电极和分段电极。 段电极位于LCD的一侧，公共侧-另一侧。 它们之间是液晶。 如果施加交流电压，液晶将改变其偏振面，并且考虑到指示器侧面的偏振滤光片，液晶将不会使自身通过光，并且该段将显示为黑色。
这是计算器指示器的照片，可见电极。
正如我所说，必须在分段和公共电极之间施加交流电压。 它的频率应大于30赫兹。 代替正弦波，可以给出特殊形状的信号或曲折的信号（曲折是矩形的周期信号，其中脉冲持续时间和间歇时间相等），在某些假设下，也可以将其视为简化的正弦波。
最简单的LCD具有一个公共电极。 指标中的结论数量等于细分数量加上总产出。
得出一般结论。 但在分段的-也曲折。 不同之处在于，如果要显示该段，则脉冲和间隔（相对于公共电极的信号的相位）将互换。 如果不应显示该段，则各阶段重合。
从指示器的角度来看，当相位一致时，电极之间的电压始终为0伏。 并且，如果相位不重合，则电极之间的电压总是交替变化的，等于3伏。
具有一个公共电极的指示器的输出非常简单，但是如果段数很大，则指示器接线的成本以及在控制器上保留相应数量的输出端口的成本都会相应增加。
为了减少段的数量，使用两个或更多个公共电极。 一方面，这显着减少了段输出的数量，但另一方面，它使信号生成方面的输出变得复杂。 信号多路复用的思想是，一个段的输出负责显示两个或多个段。
如果在具有一个公共信号的指示器中恒定地控制一个段，则在多路复用期间，将控制一个段的时间间隔的数目除以公共信号的数目。 即，具有公共信号COM1的段首先被控制（显示或熄灭），在接下来的时间间隔中，与公共信号COM2连接的段等被公共信号的数量控制。
由于缩短了控制一个片段的时间间隔，因此相应地减少了其显示时间，并且信号越常见，整个图像的对比度就越低。
代替具有几个公共信号的简单曲折，必须施加具有中间电压的特殊形式的信号。 为了满足我上面描述的两个要求，需要中间电压。
我拍摄了一个简短的视频，您可以在示波器上看到一个带有一个公共电极的真实时钟和一个带有三个公共电极的计算器的示波器波形图。
这是MK-62电子计算器电路的一部分。 指示器使用三个公共电极。 该图显示了公共电极和分段电极的布线。
完整的方案可以
在这里找到 。
为方便起见，我在公用电极的职责范围内取得了长足发展。 在该图中，公共电极标记为O1，O2和O3。
我还给细分受众群添加了颜色，以方便查看哪些细分受众群负责细分结论。
乍一看，应用于分段的信号的脉冲形状图和一般结论似乎令人毛骨悚然。 但是，如果您看一下，便可以了解其工作原理：
前三个图对应于公共电极。 我根据图中的指标图对它们进行了处理。
我们只会对彩色的“搁架”感兴趣，这些搁架的电平位于波形的顶部。 这些是分段输出被控制（显示或关闭）的时刻。
从这些图中可以看出，首先在底部，“ O2”起作用，然后是O1，然后是O3。 之后，以相同的方式（仅在顶部）放置架子，首先在O2处，然后在O1处，然后在O3处。 因此，它们交替进行，观察交流电压的情况。
现在，常见信号图已“解密”，您可以查看我也画过的段信号图。 这些图来自第一次熟悉时在数字0指示器（带点）上的实际显示。
通过满足第一个要求的计算来选择段和公共信号的脉冲形状-电极之间的电压应等于3伏。 液晶和偏振滤光片设计为仅在3伏特下显示，如果电压较低，则将看不到这些段。
您可以独立确定将显示哪些特定段，或者在相应的公共信号到达时熄灭。
现在-在弄清楚映射段的原理之后，您可以制作一个相当简单的解码器。
当我写到必须在电极之间施加交流电压时，这是正确的，但只是从电极的角度来看。 我们利用了伟大的爱因斯坦的发现的优势，爱因斯坦说：“一切都是相对的”，并将自己置于信号极之一（负极）上。 所有其他级别将自动变为正。
在上图中，开发人员已经远离多极电压，并使其信号的电平为0和-3伏。
由于设备的逻辑为正，因此我们将假定电路中显示为-3伏的电压为零，0伏的电压为三伏。
在我们的方案中，当下层架子到达时，它将为0伏（GND信号接地）。 当最上面的架子来时，它是+3伏特。 剩下的电压形成正弦波，我们将忽略它们。
我们需要应用两个比较器。 比较器的工作原理很简单：它具有两个输入（正和负）和一个输出。 当正极输入上的电压大于负极上的电压时，输出出现一个，反之亦然-当正极输入上的电压小于负极上的电压时，输出为零。
第一个比较器（绿线）将跟踪整个信号最顶层的到达。 第二个比较器（红线）将跟踪段信号的到达。 绿线电平被馈送到第一比较器的负输入，红线电平被馈送到第二比较器的负输入。 在比较器的正输入端分别提供公共信号和分段信号。 在顶部选择通用信号的电平，在底部选择分段的电平，以便“捕捉”分段显示的时刻（相同的3伏）。 在其他情况下，它不会显示。 请注意计算器方案中的最低图-那些其他灯不亮的时刻-信号既没有达到上层也没有达到下层。
结果，在比较器的输出处出现黄色垂直线的时刻，当分段打开时，我们将捕获信号之间的三伏电压差；当分段未打开时，我们将捕获到0伏信号。
因此，我们抓住了显示（或熄灭）所需分段的时刻。 现在，此刻需要修复。 为了解决这一问题，我们将使用锁存器类型为74HC374的寄存器。 对于寄存器输入，我们从比较器2发出信号，在该信号处跟踪段信号，然后将信号从比较器1的输出输出到锁存器的时钟输入，其中逻辑单元将在我们需要的公共信号到达时开始。
寄存器单击CLK输入的正跳之后，直到我们需要的公共信号的正架子重新到达时，信号才会在其输出上改变。
要跟踪一个分段（使其成为雪花符号），该图将如下所示：
这里，在该图中，比较器U1监视段信号的下层，该段信号的电平将低于在可变电阻器RP1上设置的电平，并在其输出处将其设置为零。 第二个比较器监视公共信号上层架子的到达，并用上升沿锁存寄存器。
电容C1有必要稍微延迟一下普通水平的检测，并且不将固定时间移到普通水平的最开始（此时，网段可能较晚或会有一些瞬变），但要稍晚一些（图中中间有一条黄线）。 当显示该段时，寄存器的输出为逻辑零；当不显示该段时，寄存器的输出为逻辑单元。
需要这种方案来检测每个段。 这种方案的主要复杂性是每个段和公共信号都需要一个单独的比较器，并且寄存器输出的数量等于段的数量。 但另一方面，所有这些比较器和寄存器现在都值一分钱。
为了简化工作并检查我编写的所有内容的可操作性，我制作了一条小围巾，上面铺了几个比较器和寄存器。
示意图：
habrastorage.org/webt/wk/1i/kg/wk1ikgqdavyjnxcqsqlr2174jke.jpeg电路说明与一个段相同，仅乘以16段和一个或两个公共信号（数字由跳线选择）。
该板提供电源和比较器电平的转接输入和输出，以节省详细信息和配置。
这是另一个视频，描述了该板的操作并显示了检测的工作方式：
仅出于学术目的，检测计算器才是有趣的，对我自己而言，在这些主板的基础上，我制作了一个真实的设备-基于苏联电子55时钟的LED时钟。
手表中有很多部分，我不得不使用四个板子。
这些板还允许多路复用寄存器的输出。 即，每个寄存器的输出可以组合成一个8位总线。 这些板提供了禁用输出的功能（每个寄存器的第1条）。 要禁用，逻辑单元将提供给每个寄存器（例如，从74HC137型多路复用器芯片提供），并提供给必须从中删除数据的寄存器-逻辑零。 然后，交替选择所需的寄存器，例如，可以使用另一个微控制器从LCD总线读取数据，然后自行处理。 而且，可以以任何速度从解码电路异步地进行选择。
这是您可以从LCD读取信息并将其用于您自己的目的的方式。 谢谢您的关注。