基于VGG12864Z-S002顯示模塊的抗干擾設計

山西大眾電子信息產業集團有限公司 魏明明

0 引言

顯示模塊是計算機及控制系統的重要組成部分，顯示模塊工作穩定、顯示清晰、抗干擾性強對于用戶來說十分重要。顯示模塊在受到外界電磁干擾時，屏幕上會出現抖動、擾紋、抽絲等現象，嚴重時還會出現顯示屏不同步甚至死機等現象。隨著電器及電子設備在現代生活和工業環境中的廣泛使用，各種各樣的電磁干擾源越來越多，電磁環境越來越惡劣，為保證顯示模塊的正常工作，必須加強顯示模塊的抗干擾設計。

電磁干擾途徑可以分為兩類：一是傳導干擾；二是輻射干擾。[1]

抑制電磁干擾可以從以下四方面考慮：

1）加強顯示模塊開關電源的抗干擾能力；

2）對顯示模塊的電路系統采取必要的屏蔽措施；

3）對顯示模塊的接地點進行分析，尋找最佳的接地點；

4）采用RC濾波網絡吸收電源導通/截止瞬間產生的尖峰脈沖。

1 VGG12864Z-S002的干擾源分析

VGG12864Z-S002是由北京維信諾光電技術有限公司生產的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動芯片，顯示屏體是由兩塊薄玻璃中間夾有多層有機發光材料構成，通過行列電源線的有序通斷控制流過發光材料的電流的有無，當電流流過發光材料時，就會激發發光材料發光，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的，不會重啟后恢復正常。驅動芯片采用所羅門的SSD1325，將芯片綁定到屏體上，行列輸出線接到對應的顯示屏的行列輸入線上，控制線、數據線、電源線留給用戶接口。圖2所示是SSD1325驅動芯片的原理圖。

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的。

與用戶接口相連的是右上角的D0～RES#共16條信號線，加上VDD、VCC、VSS3條線。用戶接口的信號線從主機傳送過來，不可避免的會受到各種干擾源的干擾，但控制或數據線受到干擾后只會在當時的顯示畫面上有所響應，隨后就會響應隨之而來的沒有受到干擾的信號的控制而正確顯示。也就是說信號線上的干擾是和干擾源同時出現的可恢復到正常顯示的一種干擾現象。

驅動芯片上占相當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，才可能在用戶輸入控制信號的情況下正確顯示。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，導致顯示屏體上的顯示花屏或死機。

2 VGG12864Z-S002顯示模塊硬件電路設計

2.1 供電模塊

供電模塊主要包括+5V電源和+3.3V電源。+12V電源經過電源芯片LM2575HVS-5.0轉換為+5V，供給單片機及其外圍電路。+5V電源經過電源芯片TLV1117-33I產生+3.3V電壓給顯示屏供電。為增加系統抗干擾能力，對電源模塊采取了濾波措施，采用RC濾波網絡吸收電源導通/截止瞬間產生的尖峰脈沖。

電源電路圖如圖4、圖5所示。

圖4 DC12V轉DC5V電路圖

圖5 DC5V轉DC3.3V電路圖

2.2 控制模塊

微控制器作為整個系統的控制核心，同時負責顯示模塊顯示器的驅動。本單元選用了微控制器STC15F2K56S2芯片，該單片機是STC生產的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速、高可靠、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，采用STC第八代加密技術，加密性超強，指令代碼完全兼容傳統8051但速度快8-12倍。[2]內部集成高精度R/C時鐘，±1%溫漂，常溫下溫漂5‰，5MHz～35MHz寬范圍可設置，省掉昂貴的外部晶振。3路PWM/PCA，8路高速10位A/D轉換(30萬次/秒)，針對電機控制，強干擾場合。5V供電，能很方便地與外圍設備進行通信。

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

OE為低電平時收發器工作，高電平時截止；

DIR為高電平時，A為輸入端，B=A；

DIR為低電平時，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單向將A端輸入傳輸至B端，經由顯示屏顯示。

控制模塊電路如圖6所示。

圖6 顯示屏控制接口

3 VGG12864Z-S002顯示模塊軟件設計

系統采用模塊化結構，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顯示模塊接口設計

在控制系統中對顯示屏進行屏蔽處理：將顯示屏與控制器殼體接觸面采用了絲網屏蔽玻璃進行隔離。

絲網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、電學、金屬材料、化工原料、玻璃、機械等諸多領域，由玻璃或樹脂經特殊工藝在高溫下制成，并經特殊工藝處理，使之對電磁干擾產生衰減，并保證屏蔽玻璃對所觀察的各種圖形（包括動態色彩圖像）不產生失真，具有保真、高清晰的特點；同時還具有防爆玻璃特性。主要用于電子系統與電子設備間，防止電磁干擾、電磁信息泄露、電磁輻射污染；可有效保障儀器設備正常工作，機密信息的安全，以及人員的健康。[4]

絲網屏蔽玻璃的屏蔽性能不小于60dB，可見光透過率30%-80%，抗振動、沖擊性良好，環境適應性良好，同時能夠防塵、防鹽霧、防霉，在-45℃-+60℃范圍內能夠正常工作。

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

5 結束語

通過對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計。分別采用以下措施：RC濾波網絡吸收電源導通/截止瞬間產生的尖峰脈沖，對顯示屏采用絲網屏蔽玻璃進行屏蔽措施，軟件濾波處理。

引文

①淺談顯示器的抗電磁干擾設計[OL].http://design.eccn.com.2013.

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

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

④陳光.新材料概論[M].科學出版社,2003.