液晶显示器的接口技术及其抗干扰措施

液晶显示器的接口技术及其抗干扰措施

徐乐

天津三星视界移动有限公司天津市300385

【摘要】：众所周知，液晶显示器的特点为体积小，重量轻，耗能低。因此，在市场上得到了广泛的运用。随着社会经济的发展，测控技术也随之不断发展，液晶显示器的应用越来越广泛，甚至用于各种仪器以及显示设备之中，成为连接人和机器之间的重要工具。本文笔者介绍了液晶显示器及其原理，并分析了微控技术的接口及其相对应的抗干扰措施，希望能够提供参考。

【关键词】：液晶显示器；接口技术；抗干扰措施

引言

液晶显示器具有体积小，重量轻，耗能低的特点，包含的信息量大，接口设备方便，如今已受到了社会的广泛认同，并广泛应用于各种测量设备之中。液晶显示器根据其功能可以分为三大类，分别为图形点阵式液晶显示器、字符点阵式液晶显示器以及笔段点阵式液晶显示器，后两种液晶显示器用于显示图形字符等。除此之外，图形点阵液晶显示器还可用于显示各种曲线、图形以及文字，还可以实现文字屏幕的滚动，窗口分区域打开，从而达到图文并茂的结果，因此其市场应用越来越广泛。

一、液晶显示原理分析

液晶显示器，顾名思义是由在结晶状态和液态之间的一种化合物形成的显示器，它不仅具有机械的物理性质，还具有比如光电热等的物理性质。液晶与液体以及结晶态之间的区别是，结晶态中分子的位置及分子取向都是有规律的，液体态分子中的分子取向是各不相同的，分子运动也是一种不规则运动，而液晶态中的分子取向有规律，但位置是处于无规则状态。液晶分子在电导率、介电常数以及折射率等方面都是各项异性的。所以，如果将液晶分子置于电场中，液晶分子的取向会发生改变，其分子的物理学性质也会发生改变，这就是所谓的液晶光学效应。对固态晶体来说如果对整个晶体进行旋转，则可以使晶体分子的方向发生变化，而液晶态分子中，电场和磁场都能够控制分子的方向，这一特性是一般的晶体所没有的。不通电时分子之间的排列是不规则的，而通电后，分子之间的排列则由无序变成有序，光线很容易通过。所以，液晶显示器就是利用这一特点，从在适当的电压下使液晶分子方向发生改变，从而使光线能够透过，达到不同的灰阶，进而作为显示图像的工具。

二、LCD与微控制器的接口技术

现在市面上的液晶显示模块都是在气体中将液晶屏、行列驱动器以及接口电路组合起来，是一种专属模块。这种专属模块中含有集成电路，通过对应点阵RAM或工作方式寄存器读写，从而实现对控制器接口与外部连接的功能。其专属模块内部的电路用于控制具体工作，工作方式驱动以及扫描显示的内容。LCD与控制器之间交换数据信息，有两种方式分别为有串行通讯以及并行通讯方式，但大多数的LCD使用的是并行接口方式。

1.LCD的并行接口方式

通常来讲，LCD接口和微控器采用下列连接方式，第一种是i／o接口方式。i／o接口方式，一般出现在没有并行总线接口的单片机，或者是有并行总线接口的单片机中，在电路中通过将各条接口线路连接，从而达到LCD所需要达到的各项时序要求。另一种接口方式是总线式接口方式，总线式接口方式一般应用于有并行总线接口的单片机中，或者说是含有CPU芯片中。在电路中，连接总数据总线的是DBO-DB7，其他信号则是由地址线和控制线经过翻译后得到的，在翻译电路中，通过Gal芯片从而达到简化逻辑设计的目的。

通常来讲，专属模块的外部接口一般采用并行连接方式，常见的有以下几种方式。第一种是6800模式，该模式的工作主电源、接口信号及公共端等的功能模式和另一种的8080模式一样，除此之外还有读写控制等。另一种方式是8080模式，该模式有以下接口信息，比如工作主电源、公共端及偏置负电源、双向数据线等。

2.偏置负电源的产生

我们在LCD模块中一般想要调节对比度，是通过调节偏置负电源来达到的。众所周知，对比度会因为温度的改变而发生改变，其具体的调整方法则是利用温度传感器实现的，一般是使用偏置负电源和负电源，在其二者之间连上电位器,通过对电位器的调整，从而得到偏置负电源，进一步调整对比度。而直流电源电路就可以产生负电源，我们可以通过电瓶之间的转换电路，从而设计得到接口。最为普遍使用的芯片是max202芯片，这种接口芯片可以使RS232和ttl电平之间实现转换。由于该芯片还有内置电源升高泵，所以在工作时，五伏电源就可以使用，安全性高且使用方便。

三、抗干扰措施

1.由于LCD的显示屏是通过一条扁平的电缆与主控板进行连接，且电子显示屏位于仪表的面板上，所以测控仪表内部的电池很容易对LCD的工作显示产生影响。除此之外，如果该仪表工作的环境恶劣，则更加不利液晶屏的工作显示，所以我们就需要设计各种抗干扰措施，具体有以下几点。一是通过在LCD专属模板接口中，可以在工作主电源和终端二者之间设置一个0.1微伏的滤波电容中。二是选择驱动性能较好的芯片，将其安装在在LCD模板接口和主板之间的电路。四是最好将背光电源和工作电源分开设置线路，从而使其安全性得到保证，那是因为LCD在模板工作时电流极小，而背光电源在工作时产生的电流较大。

2.如果显示画面出现了数据错误，比如说产生错误的字符，或者说是画面移动、上下颠倒等现象，这时需要清理屏幕，重新上电，初始化寄存器恢复后才能正常使用。如果干扰信号是出现在MPU和液晶显示模块的传输线路上，则可以采用以下方法，比如缩短传输线路的距离，改变传输线路的走向，或者说用锡纸作为传输线路的屏蔽。如果是液晶显示模块和MPU之间的传输线路的电阻变大，则可能会使得液晶显示模块接口端看到信号发生变形，从而导致干扰信号侵入。此时，我们可以采用以下方法，如在系统的主板中增加传输线驱动器，从而提高驱动的效果。另外，可以在传输线路上串联一个小电阻，使其和模块端口的电容组成一个低通滤波电路，从而消除干扰信号。

3.如果干扰信号不是来自外部，也有可能会出现显示错误的现象，这类干扰属于内部干扰。是由软件之间程序相互冲突所导致的，此时，我们首要的措施就是中断程序。在MPU向显示模块输入过程中，系统的运行可能会中断，从而导致显示模块输的控制信号或输入的数据，由于显示模块发生错误，从而显示错误的内容，我们此时可以调用驱动子程序，从而关闭中断的响应功能。

4.如果在对面板进行静电，抗干扰检测时，模块无法正常显示，或者错误显示，此种情况是由于干扰脉冲通过显示模块，从而影响电路，我们可以通过以下方法来解决，一是在显示模块的铁矿外框接上一个金属保护壳，金属保护壳连接大地，也可以使金属框连接VSS，在将VSS和金属保护壳的大地连接在一起，还可以在系统的金属面板和模块铁框之间用绝缘板隔离起来

结语

液晶显示器的特点为体积小，重量轻，耗能低，应用越来越广泛，现在已被广泛应用于在各种显示设备中，未来的发展前景更大。但在运用过程中的接口技术目前还存在一些技术问题，如何做好抗干扰工作是亟待解决的问题，本文提出了几种抗干扰措施，希望能够提供参考价值。

参考文献

【1】宋守许，李东旭，李新宇，成焕波.基于智能材料的液晶显示器主动拆卸结构设计方法研究[J].中国机械工程，2012，15：1855-1860.

【2】余新才.液晶显示器驱动板代换技法（五）[J].家电检修技术，2012，17：59-61.

【3】栗永强.一种驱动LVDS接口显示器的设计技术[J].今日电子，2016，Z1：81-83.

【4】周忠伟，孟长军，王磊，邹建华，彭俊彪.液晶显示器广色域技术的研究[J].发光学报，2015，09：1071-1075.

【5】王欢，辛武根，王旭东，叶纯，吕昶，涂志中，尹傛俊，徐宇博，李乘揆.能源之星6.0液晶显示器背光源设计[J].液晶与显示，2013，04：577-581.

【6】郭强.液晶显示应用技术[M].电子工业出版社,2000.