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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LCD von Tschibo verstehen.


Autor: JayJay (Gast)
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Moin Moin,

ich hab heute einen etwas älteren Timer von Tschibo auseinandergenommen, 
weil er einen ziemlich coolen Mechanismus hat.

Dabei is mir aufgefallen, dass das LCD-Display zwar von der Anzeige her 
etwa wie 4 7-Segment Anzeigen hintereinander aussieht, aber für 
tatsächliche 4 7-Segment + Sonderzeichen viel zu wenig Eingänge (16) 
vorhanden sind. Zwei davon entfallen ohnehin auf Vcc (1,5 V oder 
weniger) und GND. Die Anzeige sieht inetwa so aus:

 -  -  M  -  - S
| || |   | || |  AM
 -  -  .  -  -   PM
| || | . | || |  AL(?)
 -  -     -  -

Ein Controller schließe ich einfach mal aus, weil dafür zwischen den 
beiden dünnen Glasscheiben, aus denen das Ding besteht (das erkennt man 
auf den Foto im Anhang natürlich nicht), kein Platz ist. Es ist auch 
nichts derartiges zu erkennen.

Auf dem Foto befindet sich übrigens die besagte Tschibo Uhr, aus der ich 
das LCD-Display habe... schön zu erkennen sind die 16 Kontakte überhalb 
des schwarzen "Klekses" unter dem sich der uC befinden muss.

Wie also werden die mindestens 34 Segmente angesteuert?

MfG, JayJay

Autor: JayJay (Gast)
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Hier noch eine schönere Aufnahme des PCBs, falls der Leitungsverlauf von 
Interesse sein sollte...

Autor: El Jefe (bastihh)
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dieser "schwarze Klecks" ist der Controller für das Display sowie der 
Controller für die eigentliche Funktion des Gerätes.
Es ist einfach nur eine schnelle (maschinelle), günstige und vorallem 
kompakte Methode kleine Schaltungen zu Produzieren. Indem quasi die DIE 
des Controllers auf die Platine gebracht wird und die Bond-Drähte direkt 
auf Leiterbahnen geführt werden.

Dabei ist dieser Klecks nichts weiter als das Schutzgehäuse für die DIE.

D.h du musst herrausfinden was das genau für ein LC Display ist.

Wenn du großes Pecht hast (was ich allerdings nicht glaube) ist es eine 
Sonderanfertigung bzw eine sehr exotische Aufbauweise.

Denke mal eher es ist ein Wald und Wiesen Display wie es millionenfach 
verbaut wird.

Wird allerdings anders angesteuert als so ein HD Industrie Display.

Grüße

Autor: El Jefe (bastihh)
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[edit]

Machs dir einfach, und nimm einen Multimeter.

Diesen stellst du auf Dioden-Durchgangstest.

Mit den Prüfspitzen fährst du nun an diesen schwarzen Bälkchen entlang 
die sich zwischen diesen zwei rosanen Moosgummiartigen Leisten 
befinden... Du wirst staunen was dann auf dem Display erscheint.

Autor: Lumps (Gast)
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Nun, wahrscheinlich über eine Zeilen/Spalten Scanansteuerung.. 7 Pins 
für Segmente und jeweils einer für gemeinsame "Anode" (oder "Kathode"). 
Wenn man das ganze dann schnell genug macht, so siehts aus als ob alle 
gleichzeitig "an" sind.



PS: teurer als 4Cent war die PCB aber auch nicht, STRAT/STOP sagt da 
alles..

Autor: Verwirrter (Gast)
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Steht da "Strat/Stop"?
dann wundert mich nix mehr...

Autor: El Jefe (bastihh)
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darüber bin ich nun auch nicht gestolpert.. Ist ja geilo xD

Autor: Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw)
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Three-Level Multiplex. Die Segmente sind dabei auf mehrere Backplanes 
aufgeteilt, die Ansteuerung geschieht dergestalt, daß unterschiedliche 
Spannungspegel angelegt werden, die Segmente erscheinen, bei denen 
gerade zwischen Backplane und Segment die höchste Amplitude ansteht. Da 
LCDs keine Diodenwirkung besitzen und mit Wechselspannung angesteuert 
werden müssen, ist es nur auf diese Weise möglich, Leitungen 
einzusparen, da eine normale Multiplex-Verschaltung, wie man sie von 
LED-7-Segment-Anzeigen kennt, bei LCDs schlicht nicht funktioniert.

Eine Erklärung, wie es funktioniert, findet sich hier:
http://www.atmel.com/dyn/products/app_notes.asp?fa...
Dann AVR065 nehmen. Das Display des Butterfly ist ebenfalls ein 
Multiplex-Display.
Wie man sowas ohne speziellen Controller ansteuert, zeigt diese Appnote:
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...

Gruß
Jadeclaw.

Autor: Spocki (Gast)
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>da eine normale Multiplex-Verschaltung, wie man sie von
>LED-7-Segment-Anzeigen kennt, bei LCDs schlicht nicht funktioniert.

Natürlich funktioniert das. Oder was glaubst Du, wie ein 64 x x128 
Display angesteuert wird?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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@Spocki

Lies dir nochmal den Text von Jadeclaw komplett durch, er hat schon 
recht.

Autor: JayJay (Gast)
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hehe... STRAT/STOP xD sehr schön... is mir auch nicht aufgefallen!

Was Jadeclaw sagt wird stimmen soweit ich das nachvollziehen kann.

Ich hab mein Multimeter mal auf Diodendurchlassspannung gestellt (Danke 
für den Tipp Basti B.) und folgendes herausgefunden:

Die letzten 3 "Pins" (auf dem Foto links (sowohl PCB, als auch LCD)) 
haben kaum sichtbar jeweils einen kleinen Punkt in der kaum sichtbaren 
Leiterbahn zwischen Moosgummi und Display. Dabei muss es sich um die 
ominösen Backplanes handeln.
Wenn ich jetzt GND (also das schwarze Multimeterkabel an einen dieser 
Pins halte und mit dem roten Kabel an den übrigen 13 Pins entlangfahre 
leuchten brav die entsprechenden 13 Segmente der Ebene auf. (Für die 
oberste Ebene nur 10).


Jadeclaw sagt: Da LCDs keine Diodenwirkung besitzen und mit 
Wechselspannung angesteuert werden müssen,...

Müssen Sie? Der uC müsste die Wechselspannung ja erst erzeugen, da das 
Gerät mit einer 1,5V Batterie betrieben wird. Kann er das überhaupt?
In der AppNote steht nur, dass die Ausgabe auf einem Backplane also z.b. 
COM1 innerhalb von 2ms normal gemacht werden soll, danach invertiert, 
dann sind die anderen Backplanes dran mit der selben Prozedur (Seite 6):
"5. Two msec later the Switch statement case 1 will be accessed. This 
time the segs_out data is XOR’d with 0xFF to reverse the polarities of 
all bits, which is required as AC waveforms are required by the LCD. 
These XOR’d (complimented) results are sent to PORTC."
Klingt irgendwie bekloppt. 0.o

Kann mich bitte jemand erleuchten? ;-)

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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JayJay wrote:

> Müssen Sie?

Ja.

> Der uC müsste die Wechselspannung ja erst erzeugen, da das
> Gerät mit einer 1,5V Batterie betrieben wird. Kann er das überhaupt?

Ja. Bei solch kleinen Mux raten, reichen dazu 3 Spannungen aus: Vcc, 
Vcc/2, GND. Vcc/2 wird in der AppNote durch die Widerstände erzeugt. 
Wenn man die Spannungen jetzt sowohl auf die Segmente als auch auf die 
Backplanes gibt, dann kann man positive und negative Spannungen 
erzeugen.

> Kann mich bitte jemand erleuchten? ;-)

Schau mal Figure 5-1 an. COM1-4 sind die Backplanes, Pin 11 und 12 die 
Segmentleitungen. Schade dass da nicht die Spannung zwischen Pin 11 und 
COM1 bzw. Pin 11 und COM2 usw. gezeigt sind, dann würde man schön 
erkennen dass wenn die Spannungen von Backplane und Segment gegenphasig 
sind, sich die Amplitude an dem entsprechenden Segmente aufaddiert, 
während sie sich bei den anderen Segmenten (zumindest teilweise) 
aufheben.

COM1-4 werden erst positiv, dann negativ. Dies ist die oben erwähnte 
Wechselspannung. Ohne diese würde nur eine der beiden Spannungen 
notwendig sein, es würde rein theoretisch auf funktionieren, aber dann 
hätte man eine Gleichspannung am LCD was dieses zerstört. Solange COM1-4 
eine andere Spannung als nur die Mittellinie haben, ist die 
entsprechende Backplane aktiv.

Autor: Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw)
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@Spocki: Bei Punktmatrix-Anzeigen wird es auch so gemacht, nur wird hier 
mit noch mehr spannungsmäßigen Zwischenschritten gearbeitet. Schaut man 
auf die Rückseite eines HD44780-Displays, so findet man meistens noch 
einen Spannungsteiler, welcher die Spannungspegel vorgibt. Bei einem 
KS0107/0108-basiertem Display finden sich sogar 4 Spannungsteiler, es 
wird mit 6 Pegeln gearbeitet, die auf die Controllerchips verteilt 
werden.

@JayJay:
Wenn ich an einem Eingang eines Exclusiv-Oder (XOR) fest eine 1 anlege, 
wird der Zustand des anderen Eingangs invertiert auf den Ausgang 
gegeben. Die grundsätzliche Verschaltung bei statischen Displays läuft 
nun so, daß das Segment zwischen dem zweiten Eingang des Exclusiv-Oders 
und dessen Ausgang geschaltet wird. Zusätzlich wird auf diesen zweiten 
Eingang ein Rechtecksignal gegeben (30-60Hz). Gebe ich auf den ersten 
Eingang eine Null, wird nichts invertiert, Eingang2 und Ausgang laufen 
im Gleichtakt (keine Spannungsdifferenz), das Segment ist nicht 
sichtbar, gebe ich auf den ersten Eingang eine 1, wird invertiert, 
Eingang2 = Backplane und Ausgang = Segmentanschluß sind in Gegenphase, 
das Segment erscheint. Bei Mehrfachpegel-Multiplex wird durch geeignete 
Spannungswahl dafür gesorgt, daß 2 Segmente in Reihe nicht erscheinen. 
Segmente eines LCD sind niemals mit Masse oder V+ verbunden, sondern 
immer zwischen zwei Ausgängen geschaltet (Prinzip H-Brücke). Es darf 
keine Gleichspannung an ein LCD angelegt werden, da sonst durch 
Elektrolyse der Flüssigkristall, wie auch die Metallisierung zerstört 
würden.

Gruß
Jadeclaw.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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In diesem Datenblatt ab Seite 10 sind die verschiedenen 
Ansteuerverfahren (die hauptsächlich von der Muxrate abhängen) schön 
gezeigt:
http://www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/PCF...

Autor: JayJay (Gast)
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>Es darf
>keine Gleichspannung an ein LCD angelegt werden, da sonst durch
>Elektrolyse der Flüssigkristall, wie auch die Metallisierung zerstört
>würden.

Ahhhh... das macht Sinn! Gut zu wissen... wirkliche Wechselspannung 
erzeuge ich dann ja aber trotzdem nicht, da das Backplane 14ms auf GND 
liegt und nur 2ms auf VCC (zumindest bei dem Beispiel im Appnote)...

Autor: JayJay (Gast)
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ok zweimal nachdenken bevor man was schreibt macht schon Sinn... 
natürlich liegt es auch nur 2ms auf GND, da es in der Zeit in der die 
anderen durchgeschaltet werden auf 1/2 Vcc liegt...

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