液晶顯示器接口技術和抗干擾技術探討

李星++喬超++陳靜

摘 要：液晶顯示由于具有小體積、重量輕且能耗低等特點，在社會上得到普遍應用。隨著社會上測控技術的不斷發展，液晶顯示器已經應用于各種儀器及電子顯示裝置中，成為人機對話的重要工具。本文主要介紹了常用的液晶顯示器，并分析了微控制器的接口技術以及相應的抗干擾措施，結合CMOS自鎖情況，提出在強電磁場特殊環境下，更可靠地使用各種液晶顯示器的方法。

關鍵詞：液晶顯示器 接口技術 抗干擾技術

按照功能劃分，液晶顯示器有三種形式：筆段式LCD、字符點陣式LCD以及圖像點陣式LCD。不同功能的液晶顯示器在不同的場合中得到應用，根據具體的應用需求選擇合適的液晶顯示器，并對軟硬件兩方面進行綜合考慮，從而達到最佳的實用效果。

一、液晶顯示原理分析

液晶是介于液態及與結晶態之間的一種有機化合物，它既有機械性質，如液體的流動性、容易形變等，又有物理特性，如熱光電等性質。液晶與晶體、液體之間的最大區別是：液體是同性但各向的，分子呈無序運動，但液晶分子是取向有序的，位置處于無序狀態，晶體的取向及位置結尾有序[1]。液晶分子在介電常數、折射率及電導率上都具有各向異性物質，若對這樣物質施加一定的電場，這時若液晶分子取向結構出現變化，則分子的光學特性也會發生變化，這就通常意義上說的液晶電光學效應。若需要對固態晶體分子方向進行改變，則必須要對整個晶體進行旋轉。而液晶則不同，電場或磁場都可控制它的分子方向，而這個特性是一般晶體無法達到的[2]。通電時導通，分析排列有序，光線就可容易通過。不通電時分子排列是混亂的，這樣可有限阻止光線通過。而液晶顯示器就是利用液晶所具有的這種特性，適當利用電壓來對液晶分子的轉動進行控制，從而對光線的行進方向進行影響，可形成不同灰階，進而可將其作為顯示影像的工具。

二、LCD與微控制器的接口技術

現今市場上的液晶顯示模塊是將接口電路、液晶屏及行列驅動組合在氣體，屬專用模塊。模塊中也會有CMOS大規模集成電路，對外與控制器接口功能只是工作方式寄存器讀寫及對應點陣RAM讀寫，具體工作方式控制、驅動及掃描顯示都是由模塊內部的集成電路來完成的。控制器與LCD交換數據信息有串行通訊方式及并行通訊方式，LCD顯示屏一般利用的是并行接口方式[3]。

（一）LCD的并行接口方式

一般來說，顯示模塊的外部接口多采用并行方式，并行接口外接口線的讀寫時序一般按照下列模式：（1）8080模式，這種模式有下列接口信號：工作主電源、公共端及偏置負電源、復位線、雙向數據線、數據/指令選擇線、片選信號線、向LCD寫入數據控制線、從LCD讀入數據控制線[4]。（2）6800模式，這種模塊下，接口信號、工作主電源及公共端等的功能模式與（1）相同，其他的信號線有讀寫控制、允許信號。在接口電路中，微控制器與LCD接口一般采用下列方式：（1）總線式接口方式。該種方式適用于各種CPU芯片以及具有并行總線接口的單片機中。在接口電路中，DB0-DB7直接接上數據總線，其他信號也由控制線與地址線經譯碼后產生。在譯碼電路中，GAL芯片可簡化邏輯設計。（2）I/O接口方式。這種方式在各種具有并行總線接口的單片機中以及不具備并行總線接口的單片機中得到使用。在接口電路中，通過讀寫各條接口線實現LCD所要求的各項時序。

（二）偏置負電源的產生

在LCD模塊中，要想調整對比度一般是通過對偏置負電源的數值進行調整實現的。對比度大小會因溫度的變化而出現變化，準確的調整方式利用溫度傳感器來進行電路補償進行的。多數使用者是利用偏置負電源與負電源之間接上電位器，通過對電位器調整，使其形成合適的偏置負電源，進而對LCD對比度進行調整。負電源可利用直流電源電路產生。如果該項測控儀表中已經設計了一個接口，就需要有電平之間的轉換電路。現今常用的芯片為MAX202芯片，這是一種接口芯片，可進行TTL電平與RS232電平之間的有效轉換。該芯片內置電源提升泵，在工作時只需要利用5V電源，而無需再接上12V電源，使用較為方便，且安全性較高[5]。MAX202芯片引腳有負電源輸出，利用這一引腳可直接代替直流電源電路。

（三）抗干擾措施

LCD顯示屏一般放置在儀表面板上，通過扁平電纜使其連接在主控板上。測控儀表內部的電磁干擾將會影響LCD的工作。如果在工業生產過程中應用該項儀表，環境惡劣性對液晶屏工作將會產生更加不利的影響，這就需要在設計中利用各種抗干擾措施。一般來說，可采用的抗干擾措施有：（1）主板與LCD模塊接口所采用的邏輯電路盡量采用驅動能力較強的芯片。（2）在LCD模塊接口中，在工作主電源與工作端之間安裝0.1uF的濾波電容。（3）LCD模塊工作時產生的電流很小，通常電流幾個mA，但背光部所需要的電流則遠遠大于其工作時產生的電流，因此，最好將工作電源與背光電源分別走線，保證安全性。（4）定期對液晶屏復位。可利用/RES引腳，保證液晶顯示屏工作的穩定性。如果不允許液晶屏發生定期復位的情況，可以對LCD內部工作寄存器以及顯示RAM進行檢測，一旦發現其中的LCD工作不正常，就可對LCD復位。

結語

綜上所述，液晶顯示器具有重量較輕、能耗較低且工作電壓低等特點，現今已經在各種儀器儀表及電子顯示裝置中得到應用。可以說，液晶顯示器是現今測量結果與人機對話的重要工具。液晶顯示器種類多樣，在實際使用過程中，應該按照其功能的具體劃分，選擇合適的液晶顯示器。

參考文獻

[1]宋守許，李東旭，李新宇，成煥波.基于智能材料的液晶顯示器主動拆卸結構設計方法研究[J].中國機械工程，2012，15：1855-1860.

[2]余新才.液晶顯示器驅動板代換技法（五）[J].家電檢修技術，2012，17：59-61.

[3]栗永強.一種驅動LVDS接口顯示器的設計技術[J].今日電子，2016，Z1：81-83.

[4]周忠偉，孟長軍，王磊，鄒建華，彭俊彪.液晶顯示器廣色域技術的研究[J].發光學報，2015， 09：1071-1075.

[5]王歡，辛武根，王旭東，葉純，呂昶，涂志中，尹傛俊，徐宇博，李乘揆.能源之星6.0液晶顯示器背光源設計[J].液晶與顯示，2013，04：577- 581.