山西大眾電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司 魏明明

0 引言

顯示模塊是計(jì)算機(jī)及控制系統(tǒng)的重要組成部分，顯示模塊工作穩(wěn)定、顯示清晰、抗干擾性強(qiáng)對(duì)于用戶來說十分重要。顯示模塊在受到外界電磁干擾時(shí)，屏幕上會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)、擾紋、抽絲等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)顯示屏不同步甚至死機(jī)等現(xiàn)象。隨著電器及電子設(shè)備在現(xiàn)代生活和工業(yè)環(huán)境中的廣泛使用，各種各樣的電磁干擾源越來越多，電磁環(huán)境越來越惡劣，為保證顯示模塊的正常工作，必須加強(qiáng)顯示模塊的抗干擾設(shè)計(jì)。

電磁干擾途徑可以分為兩類：一是傳導(dǎo)干擾；二是輻射干擾。[1]

抑制電磁干擾可以從以下四方面考慮：

1）加強(qiáng)顯示模塊開關(guān)電源的抗干擾能力；

2）對(duì)顯示模塊的電路系統(tǒng)采取必要的屏蔽措施；

3）對(duì)顯示模塊的接地點(diǎn)進(jìn)行分析，尋找最佳的接地點(diǎn)；

4）采用RC濾波網(wǎng)絡(luò)吸收電源導(dǎo)通/截止瞬間產(chǎn)生的尖峰脈沖。

1 VGG12864Z-S002的干擾源分析

VGG12864Z-S002是由北京維信諾光電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的OLED顯示模塊，分辨率128*64，供電電源3.3V。顯示模塊的主體是顯示屏體和驅(qū)動(dòng)芯片，顯示屏體是由兩塊薄玻璃中間夾有多層有機(jī)發(fā)光材料構(gòu)成，通過行列電源線的有序通斷控制流過發(fā)光材料的電流的有無，當(dāng)電流流過發(fā)光材料時(shí)，就會(huì)激發(fā)發(fā)光材料發(fā)光，從而在整體屏幕上顯示出圖形。VGG12864Z-S002外形圖如圖1所示。

圖1 VGG12864Z-S002外形圖

VGG12864Z-S002顯示屏體是無源器件，如果有損壞必是永久性的不可恢復(fù)的，不會(huì)重啟后恢復(fù)正常。驅(qū)動(dòng)芯片采用所羅門的SSD1325，將芯片綁定到屏體上，行列輸出線接到對(duì)應(yīng)的顯示屏的行列輸入線上，控制線、數(shù)據(jù)線、電源線留給用戶接口。圖2所示是SSD1325驅(qū)動(dòng)芯片的原理圖。

圖2 SSD1325原理圖

圖3 故障樹

輸出單元是由耐高壓三極管組成，一般情況不易受干擾而損壞，而且損壞后是不可恢復(fù)的。

與用戶接口相連的是右上角的D0～RES#共16條信號(hào)線，加上VDD、VCC、VSS3條線。用戶接口的信號(hào)線從主機(jī)傳送過來，不可避免的會(huì)受到各種干擾源的干擾，但控制或數(shù)據(jù)線受到干擾后只會(huì)在當(dāng)時(shí)的顯示畫面上有所響應(yīng)，隨后就會(huì)響應(yīng)隨之而來的沒有受到干擾的信號(hào)的控制而正確顯示。也就是說信號(hào)線上的干擾是和干擾源同時(shí)出現(xiàn)的可恢復(fù)到正常顯示的一種干擾現(xiàn)象。

驅(qū)動(dòng)芯片上占相當(dāng)大比例的是各種電源泵，這些電源的電壓值各不相同，相同的是精度要求很高，只有在這些電壓值都保證在正常范圍之內(nèi)，才可能在用戶輸入控制信號(hào)的情況下正確顯示。假如有超出正常值的高低電壓侵入就會(huì)使得這些電源泵工作異常，使得控制電路癱瘓，從而無法再正確的工作，或停止工作，導(dǎo)致顯示屏體上的顯示花屏或死機(jī)。

2 VGG12864Z-S002顯示模塊硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 供電模塊

供電模塊主要包括+5V電源和+3.3V電源。+12V電源經(jīng)過電源芯片LM2575HVS-5.0轉(zhuǎn)換為+5V，供給單片機(jī)及其外圍電路。+5V電源經(jīng)過電源芯片TLV1117-33I產(chǎn)生+3.3V電壓給顯示屏供電。為增加系統(tǒng)抗干擾能力，對(duì)電源模塊采取了濾波措施，采用RC濾波網(wǎng)絡(luò)吸收電源導(dǎo)通/截止瞬間產(chǎn)生的尖峰脈沖。

電源電路圖如圖4、圖5所示。

圖4 DC12V轉(zhuǎn)DC5V電路圖

圖5 DC5V轉(zhuǎn)DC3.3V電路圖

2.2 控制模塊

微控制器作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，同時(shí)負(fù)責(zé)顯示模塊顯示器的驅(qū)動(dòng)。本單元選用了微控制器STC15F2K56S2芯片，該單片機(jī)是STC生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速、高可靠、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，采用STC第八代加密技術(shù)，加密性超強(qiáng)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051但速度快8-12倍。[2]內(nèi)部集成高精度R/C時(shí)鐘，±1%溫漂，常溫下溫漂5‰，5MHz～35MHz寬范圍可設(shè)置，省掉昂貴的外部晶振。3路PWM/PCA，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(30萬次/秒)，針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。5V供電，能很方便地與外圍設(shè)備進(jìn)行通信。

控制板CPU與顯示屏的接口芯片選用74LVC4245A。主要完成進(jìn)CPU控制信號(hào)（5V）轉(zhuǎn)換為適合顯示屏信號(hào)信號(hào)控制（3.3V）。74LVC4245A是一款典型的雙向電源供電的雙收發(fā)器，通過控制DIR管腳的高低電平來控制傳輸方向：[3]

OE為低電平時(shí)收發(fā)器工作，高電平時(shí)截止；

DIR為高電平時(shí)，A為輸入端，B=A；

DIR為低電平時(shí)，B為輸入端，B=A。

在本單元中將OE端接低電平，DIR接高電平，故74LVC4245A單向?qū)端輸入傳輸至B端，經(jīng)由顯示屏顯示。

控制模塊電路如圖6所示。

圖6 顯示屏控制接口

3 VGG12864Z-S002顯示模塊軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，顯示模塊包括MCU初始化，OLED初始化，清除OLED顯示器RAM，軟件濾波處理，輸出到顯示器等程序，主程序是循環(huán)方式工作。顯示模塊的軟件編寫流程圖如圖7所示。

圖7 主控板控制顯示屏工作流程

4 VGG12864Z-S002顯示模塊接口設(shè)計(jì)

在控制系統(tǒng)中對(duì)顯示屏進(jìn)行屏蔽處理：將顯示屏與控制器殼體接觸面采用了絲網(wǎng)屏蔽玻璃進(jìn)行隔離。

絲網(wǎng)屏蔽玻璃是一種防電磁輻射和電磁干擾的透光屏蔽裝置，涉及光學(xué)、電學(xué)、金屬材料、化工原料、玻璃、機(jī)械等諸多領(lǐng)域，由玻璃或樹脂經(jīng)特殊工藝在高溫下制成，并經(jīng)特殊工藝處理，使之對(duì)電磁干擾產(chǎn)生衰減，并保證屏蔽玻璃對(duì)所觀察的各種圖形（包括動(dòng)態(tài)色彩圖像）不產(chǎn)生失真，具有保真、高清晰的特點(diǎn)；同時(shí)還具有防爆玻璃特性。主要用于電子系統(tǒng)與電子設(shè)備間，防止電磁干擾、電磁信息泄露、電磁輻射污染；可有效保障儀器設(shè)備正常工作，機(jī)密信息的安全，以及人員的健康。[4]

絲網(wǎng)屏蔽玻璃的屏蔽性能不小于60dB，可見光透過率30%-80%，抗振動(dòng)、沖擊性良好，環(huán)境適應(yīng)性良好，同時(shí)能夠防塵、防鹽霧、防霉，在-45℃-+60℃范圍內(nèi)能夠正常工作。

本系統(tǒng)采用絲網(wǎng)屏蔽玻璃進(jìn)行隔離的方法，在保證各模塊正常工作的前提下，能有效地降低系統(tǒng)中各模塊對(duì)顯示屏的干擾，保障顯示屏的正常工作。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)顯示模塊抗干擾途徑及VGG12864Z-S002顯示器的干擾源分析，介紹了一種基于VGG12864Z-S002顯示模塊的抗干擾設(shè)計(jì)。分別采用以下措施：RC濾波網(wǎng)絡(luò)吸收電源導(dǎo)通/截止瞬間產(chǎn)生的尖峰脈沖，對(duì)顯示屏采用絲網(wǎng)屏蔽玻璃進(jìn)行屏蔽措施，軟件濾波處理。

引文

①淺談顯示器的抗電磁干擾設(shè)計(jì)[OL].http://design.eccn.com.2013.

②74LVC4245的作用及各管腳的定義[OL].https://blog.csdn.net.2016.

③南通國(guó)芯微電子有限公司.STC15F2K60S2系列單片機(jī)指南[OL].www.STCMCU.com.2013.

④陳光.新材料概論[M].科學(xué)出版社,2003.