液晶显示器接口技术和抗干扰技术探讨

李星++乔超++陈静

摘 要：液晶顯示由于具有小体积、重量轻且能耗低等特点，在社会上得到普遍应用。随着社会上测控技术的不断发展，液晶显示器已经应用于各种仪器及电子显示装置中，成为人机对话的重要工具。本文主要介绍了常用的液晶显示器，并分析了微控制器的接口技术以及相应的抗干扰措施，结合CMOS自锁情况，提出在强电磁场特殊环境下，更可靠地使用各种液晶显示器的方法。

关键词：液晶显示器 接口技术 抗干扰技术

按照功能划分，液晶显示器有三种形式：笔段式LCD、字符点阵式LCD以及图像点阵式LCD。不同功能的液晶显示器在不同的场合中得到应用，根据具体的应用需求选择合适的液晶显示器，并对软硬件两方面进行综合考虑，从而达到最佳的实用效果。

一、液晶显示原理分析

液晶是介于液态及与结晶态之间的一种有机化合物，它既有机械性质，如液体的流动性、容易形变等，又有物理特性，如热光电等性质。液晶与晶体、液体之间的最大区别是：液体是同性但各向的，分子呈无序运动，但液晶分子是取向有序的，位置处于无序状态，晶体的取向及位置结尾有序[1]。液晶分子在介电常数、折射率及电导率上都具有各向异性物质，若对这样物质施加一定的电场，这时若液晶分子取向结构出现变化，则分子的光学特性也会发生变化，这就通常意义上说的液晶电光学效应。若需要对固态晶体分子方向进行改变，则必须要对整个晶体进行旋转。而液晶则不同，电场或磁场都可控制它的分子方向，而这个特性是一般晶体无法达到的[2]。通电时导通，分析排列有序，光线就可容易通过。不通电时分子排列是混乱的，这样可有限阻止光线通过。而液晶显示器就是利用液晶所具有的这种特性，适当利用电压来对液晶分子的转动进行控制，从而对光线的行进方向进行影响，可形成不同灰阶，进而可将其作为显示影像的工具。

二、LCD与微控制器的接口技术

现今市场上的液晶显示模块是将接口电路、液晶屏及行列驱动组合在气体，属专用模块。模块中也会有CMOS大规模集成电路，对外与控制器接口功能只是工作方式寄存器读写及对应点阵RAM读写，具体工作方式控制、驱动及扫描显示都是由模块内部的集成电路来完成的。控制器与LCD交换数据信息有串行通讯方式及并行通讯方式，LCD显示屏一般利用的是并行接口方式[3]。

（一）LCD的并行接口方式

一般来说，显示模块的外部接口多采用并行方式，并行接口外接口线的读写时序一般按照下列模式：（1）8080模式，这种模式有下列接口信号：工作主电源、公共端及偏置负电源、复位线、双向数据线、数据/指令选择线、片选信号线、向LCD写入数据控制线、从LCD读入数据控制线[4]。（2）6800模式，这种模块下，接口信号、工作主电源及公共端等的功能模式与（1）相同，其他的信号线有读写控制、允许信号。在接口电路中，微控制器与LCD接口一般采用下列方式：（1）总线式接口方式。该种方式适用于各种CPU芯片以及具有并行总线接口的单片机中。在接口电路中，DB0-DB7直接接上数据总线，其他信号也由控制线与地址线经译码后产生。在译码电路中，GAL芯片可简化逻辑设计。（2）I/O接口方式。这种方式在各种具有并行总线接口的单片机中以及不具备并行总线接口的单片机中得到使用。在接口电路中，通过读写各条接口线实现LCD所要求的各项时序。

（二）偏置负电源的产生

在LCD模块中，要想调整对比度一般是通过对偏置负电源的数值进行调整实现的。对比度大小会因温度的变化而出现变化，准确的调整方式利用温度传感器来进行电路补偿进行的。多数使用者是利用偏置负电源与负电源之间接上电位器，通过对电位器调整，使其形成合适的偏置负电源，进而对LCD对比度进行调整。负电源可利用直流电源电路产生。如果该项测控仪表中已经设计了一个接口，就需要有电平之间的转换电路。现今常用的芯片为MAX202芯片，这是一种接口芯片，可进行TTL电平与RS232电平之间的有效转换。该芯片内置电源提升泵，在工作时只需要利用5V电源，而无需再接上12V电源，使用较为方便，且安全性较高[5]。MAX202芯片引脚有负电源输出，利用这一引脚可直接代替直流电源电路。

（三）抗干扰措施

LCD显示屏一般放置在仪表面板上，通过扁平电缆使其连接在主控板上。测控仪表内部的电磁干扰将会影响LCD的工作。如果在工业生产过程中应用该项仪表，环境恶劣性对液晶屏工作将会产生更加不利的影响，这就需要在设计中利用各种抗干扰措施。一般来说，可采用的抗干扰措施有：（1）主板与LCD模块接口所采用的逻辑电路尽量采用驱动能力较强的芯片。（2）在LCD模块接口中，在工作主电源与工作端之间安装0.1uF的滤波电容。（3）LCD模块工作时产生的电流很小，通常电流几个mA，但背光部所需要的电流则远远大于其工作时产生的电流，因此，最好将工作电源与背光电源分别走线，保证安全性。（4）定期对液晶屏复位。可利用/RES引脚，保证液晶显示屏工作的稳定性。如果不允许液晶屏发生定期复位的情况，可以对LCD内部工作寄存器以及显示RAM进行检测，一旦发现其中的LCD工作不正常，就可对LCD复位。

结语

综上所述，液晶显示器具有重量较轻、能耗较低且工作电压低等特点，现今已经在各种仪器仪表及电子显示装置中得到应用。可以说，液晶显示器是现今测量结果与人机对话的重要工具。液晶显示器种类多样，在实际使用过程中，应该按照其功能的具体划分，选择合适的液晶显示器。

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.