專(zhuān)業(yè)資料
液晶顯示模塊在系統整機抗干擾中的防護措施
專(zhuān)業(yè)資料2022-03-22

一. 干擾源

 

在液晶顯示模塊的系統測試階段,抗干擾測試是一個(gè)重要的項目,無(wú)論是使用專(zhuān)業(yè)儀器測試還是整機長(cháng)時(shí)間運行測試。干擾是系統整機常見(jiàn)而又非常棘手的問(wèn)題,當系統電路受到干擾時(shí),電源線(xiàn)或者信號線(xiàn)會(huì )產(chǎn)生某種頻率、某個(gè)輻值得干擾波,這個(gè)干擾波施加在液晶顯示模塊的接口線(xiàn)端時(shí),必然給液晶帶來(lái)不良的顯示效果。

液晶顯示模塊對系統整機而言是純輸入型部件,或稱(chēng)被動(dòng)型部件。液晶顯示模塊自身沒(méi)有糾錯功能,液晶顯示模塊可以接收滿(mǎn)足操作時(shí)序關(guān)系的任何信號而沒(méi)有能力判斷是非,錯誤的型號和錯誤的數據,都會(huì )產(chǎn)生錯誤的指令或者錯誤的顯示圖案,導致錯誤的顯示效果。

消除干擾的首要工作是找到干擾源和產(chǎn)生干擾的位置,然后用有效的方法去消除、消弱或者屏蔽補救。

 

二. 抗干擾措施

 

  液晶顯示模塊在系統干擾測試或者拷機運行時(shí)常見(jiàn)的顯示問(wèn)題給予一些建議性的解決思路,但有效的方法還是需要在實(shí)際測試運行中摸索和驗證。

 

1.  系統整機在運行校對或者進(jìn)行干擾測試時(shí),液晶顯示模塊無(wú)顯示,對比度也沒(méi)有反應這種現象是因為整機在工作期間電源線(xiàn)或者/RESET信號線(xiàn)上受到電磁干擾,產(chǎn)生干擾脈沖,導致液晶被復位,其復位的結果是初始化模塊內部寄存器,同時(shí)關(guān)顯示。推薦的解決方法是:

?如果干擾施加在電源線(xiàn)上,則建議在最靠近液晶顯示模塊位置的電源線(xiàn)VDD、VSS之間并入一個(gè)穩壓器(10UF)和一個(gè)濾波電容(0.1UF0.01UF)。

?如果干擾加在/RESET信號線(xiàn)上,則建議在最靠近液晶模塊的/RESET信號線(xiàn)與VSS之間并入一個(gè)濾波電容電容容量選擇(0.1UF0.01UF)。  上述電容值的的選擇,需要根據實(shí)際測試的效果而定。

 

2.  系統整機運行或進(jìn)行抗干擾測試時(shí),畫(huà)面產(chǎn)生錯誤的字符亂點(diǎn)(數據錯誤)或者畫(huà)面平移、上下顛倒等現象。有時(shí)無(wú)法恢復,只能清屏重新寫(xiě)入,甚至需要重新上電,初始化寄存器才能恢復。

這種現象多數是因為干擾施加到如WR信號、RD信號、或者E信號或者CS信號等控制信號上。干擾信號比較容易在這些信號上產(chǎn)生錯誤的波型,使得寄存器參數被錯誤修改,寫(xiě)入單元被寫(xiě)入數據等。

在系統整機運行時(shí),多數程序只對局部顯示區域進(jìn)行數據寫(xiě)入操作,沒(méi)有其他地址的寫(xiě)入操作或者沒(méi)有對一些只在初始化才設置的寄存器進(jìn)行重復設置,所以出現上述現象。

假設干擾信號從空間施加在MPU與液晶模塊之間的傳輸線(xiàn)上,建議:

?用磁環(huán)或者錫紙、銅箔做傳輸的屏蔽;

?改變傳輸線(xiàn)的走向,躲避干擾環(huán)境;

?縮短傳輸線(xiàn)長(cháng)度;

在關(guān)鍵信號線(xiàn),并行接口模式:以先WR/RD信號或者E信號,再CS,RS 信號的順序加入30-300PF的小電容到地(VSS)。串行接口模式:以先SCLK,再SDARS/RESET的順?lè )尤?/span>30-300PF的小電容到(VSS)。進(jìn)行測試,觀(guān)察改善效果。

如果干擾信號來(lái)自系統的主板,則從液晶模塊接口端可以看到信號的變形,這有可能因為MPU與液晶顯示模塊的之間的傳輸電阻比較大,MPU系統的驅動(dòng)能力弱,導致干擾信號容易侵入此時(shí)可以考慮:

?在傳輸線(xiàn)上串小電阻,與液晶顯示模塊端口的輸入電容組成低調濾波電路,消除干擾的影響;

?在系統主板加入傳輸線(xiàn)驅動(dòng)器提高驅動(dòng)能力;

?使用施密特電路整形信號等。

進(jìn)行測試時(shí),提高液晶顯示模塊的抗干擾能力。

 

3.  外部沒(méi)有干擾源,但也會(huì )出現不顯示或者亂顯等現象

這種情況也歸類(lèi)于干擾,但屬于系統內部干擾,主要是由于軟件沖突所致。此時(shí)考慮的首先是中斷程序,當MPU像液晶顯示模塊(I/O尋址方式)寫(xiě)入過(guò)程中,系統運行產(chǎn)生中斷,可能會(huì )修改液晶顯示模塊的控制信號狀態(tài)要寫(xiě)入的數據,導致液晶顯示模塊的設置錯誤而死機或是顯示內容錯誤,改善的方法是在MPU調用液晶驅動(dòng)子程序時(shí),關(guān)閉中斷響應功能。

 

4.  系統整機運行干擾測試時(shí)找不到干擾點(diǎn)或者采取電路預防,仍然杜絕不了干擾的影響,此時(shí)需要考慮軟件補救方案,最簡(jiǎn)單的方法是定時(shí)對寄存器進(jìn)行初始化,首先不要使用RESET信號進(jìn)行復位,只對寄存器進(jìn)行復寫(xiě)。因為復位動(dòng)作會(huì )使正常的顯示產(chǎn)生閃動(dòng),顯示效果不太好,如果出現死機而不能恢復,就只能使用RESET信號強制復位,然后對寄存器進(jìn)行初始化,為了保證正常顯示不受到初始化干擾,又可以在最短的時(shí)間內修補干擾帶來(lái)的影響,推薦讀取液晶顯示模塊“狀態(tài)字”作為初始化的判斷依據,當判斷依據作為“關(guān)顯示”狀態(tài)時(shí)則認為模塊被干擾了,沒(méi)有了顯示,于是調用初始化函數,重新啟動(dòng)模式,開(kāi)顯示,如果初始化后,模塊還處于“關(guān)顯示”狀態(tài),就需要使用RESET信號,強制復位初始化了,如果判斷為“開(kāi)顯示”狀態(tài)再向顯示SRAM的某幾個(gè)單元寫(xiě)入一組特殊數據,然后依次回讀,判斷是否正確,如果出現錯誤,則認為模塊被干擾,調用初始化函數,并且重新刷新數據。

 

5.  對系統整機機箱(尤其是面板)進(jìn)行靜電干擾測試時(shí),模塊無(wú)顯示或者亂顯現象,這是一種常見(jiàn)的干擾現象,干擾脈沖直接通過(guò)液晶顯示模塊的鐵框影響了模塊的電路,通常液晶顯示模塊不希望鐵框浮空成為靜電荷積層面,所以都將其連接到VSS上,但這樣的連接容易使外部干擾通過(guò)鐵框直接影響到VSS線(xiàn),鐵框的連接有以下三種方法:

?在模塊鐵框與系統整機的金屬面板之間使用絕緣隔離,絕緣墊越厚,對靜電的削減就越大;

?模塊的鐵框接金屬外殼,金屬外殼接大地,此時(shí)可能需要斷開(kāi)鐵框與模塊內VSS的連接;

2種連接方式與系統整機機箱機構與地的處理有關(guān),都需要通過(guò)實(shí)際測試,選擇其中合適的方法。

 

三.抗干擾舉例:

    案例1.使用圖形模塊,產(chǎn)品機箱為金屬殼,進(jìn)行8000V放電實(shí)驗,模塊顯示花屏,復位重新初始化無(wú)效,必須重新啟動(dòng),在行業(yè)規范規范中不允許外殼接地。

改善措施:使用有機玻璃外殼,并在主程序中加入定時(shí)循環(huán)刷新(初始化)程序,當靜電放電測試時(shí),液晶顯示模塊被復位,靜刷新初始化程序糾正,顯示僅閃一下即恢復正常工作,通過(guò)測試。

 

案例2.使用圖形模塊,對產(chǎn)品機箱做靜電8KV放電測試,模塊無(wú)顯示

改善措施:?.在模塊的電源腳加330UF電容和浪涌管P6K1,在驅動(dòng)電源輸出VOUT330UF電容,改善效果良好。?再加模塊的鐵框與機箱外殼絕緣,并保持2MM以上的間隙,通過(guò)靜電測試。?但上述措施仍偶發(fā)無(wú)顯示現象,于是在程序上定時(shí)對模塊執行初始化程序,恢復干擾影響,干擾顯示的問(wèn)題完全解決。

 

案例3.使用圖形模塊,在系統整機電源線(xiàn)上施加4KV、150HZ正脈沖群干擾測試時(shí)顯示出現亂碼

改善措施:在液晶顯示模塊接口電源線(xiàn)上加電容和突波吸收器,同時(shí)減短冗余的傳輸線(xiàn)長(cháng)度后,通過(guò)測試。

 

案列4.在開(kāi)關(guān)柜上使用圖形液晶模塊,在高壓電磁干擾時(shí),模塊無(wú)顯示。

改善措施:?更換系統電源為隔離電源;

          ?在模塊的/RESET,腳接0.01UF電容;

          ?斷開(kāi)模塊鐵框與VSS的跳線(xiàn)點(diǎn);

模塊鐵框與開(kāi)關(guān)柜之間加絕緣襯墊隔離。

 

案列5.圖形模塊與系統主板之間連接線(xiàn)長(cháng)700MM多,重復寫(xiě)圖形數據時(shí),在圖形右側逐一復制最右邊一字節的圖形數據

改善措施:模塊接口處的輸入信號波形都好,/WR=02US,在接口信號上并電容,加上拉電阻無(wú)明顯改善,縮短線(xiàn)、串磁珠、有明顯改善但不徹底。

WR信號線(xiàn)上串施密特門(mén)電路(74HC14)后被徹底改善。

WR信號線(xiàn)上串入680歐電阻也同樣可以實(shí)現徹底改善。

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