让VFD更容易被驱动

blueakane · 发表于 2019-5-14 16:57:26

本帖最后由 blueakane 于 2019-5-15 11:22 编辑

VFD屏一直以来其颜色，显示效果，耐温性等受到不少人的喜爱，但是降伏它总有绕不过去的几个大山
1：灯丝驱动电源
2：栅极阳极驱动高压
3：成本

下面是一个可以被接受的VFD显示模组DIY
先上屏的图，段码显示，上部分，普通7段数字，下部12个米子数字，整体尺寸118mm×48mm

下一步初步全部点亮看看效果，这里提一下灯丝和驱动栅极阳极高压。VFD灯丝几乎都是布置在屏左右两边，可以肉眼很容易看出来，测试时可以简单直流电加载
小一点屏2-3V就可以，大一点4-5v即可，这里使用3.3v直流电加载灯丝两端。
对于栅极阳极，或许困惑正高压，还是负高压，其实这些是对于集成的驱动芯片而言。对于屏而言永远都是给正高压。栅极施加高压，对应栅极下阳极也有高压，就亮。

此屏有两个颜色，一部分常见的蓝绿色，还有几个字母及数字是红色，发光的颜色和荧光粉种类有关，也可以用带颜色的透明面板进行滤色改变可视数字颜色。

中间密密麻麻大几十个引脚，分别测试后分别是栅极18个，阳极18个。
市面常见的驱动栅极阳极方案分两种
1：负压型，PT系列，如PT6311 PT6312，负压原因就是灯丝也通过某种连接到负压，使得灯丝电位最低，这样只要栅阳极拉到0v，栅阳极就相较灯丝于有了很高电压。
2：正压型，HV5812 MAX6921，正压芯片，使用上给正压，简单，但是芯片成本高，而且基本上都是高压串转并，需要不断扫描。

根据此屏，18栅，18阳极，需要36个段位，5812，6921 1片只有20位，那么只能再寻找更多位的，或者 2片串联使用。
这里提一下，参考VFD POS显示屏模组，很常见一些大块的芯片，主要是东芝和OKI的，比如1162A，62C950等查阅资料，也是一样高压串行数据转高压并数据，40位，正好。
接下来画图，加入灯丝驱动，正高压部分，以及高压串转并部分，以及驱动单片机
省略xxx个字的过程（画图 PCB打样测试）

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说起VFD结构，确实是厚而重（相较LCD OLED），上下玻璃夹住中间的灯丝栅极金属网，以及涂敷在底部玻璃上的阳极荧光粉。
灯丝交流电这点并不是觉得，有的定制客户需要直流的灯丝电源，就会让VFD厂家做成带一点点斜率的灯丝，这样来补偿两段电势不等造成的亮度不均匀（电势高的一边灯丝就高一点丽栅极远一点，亮度就不会那么亮）

判断VFD是不是好的，看黑坨坨的那个消气剂是否变白，白了就表示玻璃密封失效，不会再亮了。

回正题。。。
PCB打样回来，紧接就是软件编程，来让‘困难’的软件驱动部分变简单。

对于动态屏（一个栅极一个栅极逐个点亮快速扫，造成视觉暂留，就以为全部都一起亮的），那么首先就是点亮第一个栅极的逼段，后面就好办了。
这里使用东芝的高压串转并（类似74hc595）发40bits数据进芯片，然后芯片输出的40个脚根据对应位的0/1 来输出高/低压
比如我发，0x00,0x00,0x00,0x00,0x01，那么输出的1-39脚位为0V，40脚为高压。0x00,0x00,0x00,0x00,0x02，输出的1-38，40脚位为0V，39为高压。
那么18个栅极就发18次40bits 数据就完成一帧栅极的扫描。
光有栅极高压还不够使笔段亮起来，还得控制阳极，前面讲述到需要栅极及对应下面阳极都为高压就亮。剩下的就是阳极数据了。
例如输出1-18脚为阳极，23-40脚为栅极，那么前面一部分就相当于LCD,LED 样子，根据字模导入数据就可以对应显示字符了。后面一部分就是栅极，逐个移位。

确定了基本思路开始编测试程序。
这里使用STC的单片机，51虽然慢但是容易上手嘿嘿。发送40 bits数据，本次选择硬件SPI ，速度还行。
那么最终目标是简单方便使用，回想刚接触单片机，真的一看到SPI,IIC 就头大。这里要想简单易用，我选择利用串口来实现最终数据控制。
下面是流程图，是不是比较容易理解到。省去面对高压灯丝，驱动的困难选择，直接关注发串口数据就可实现VFD显示。

设置2个模式，
1：18个阳极数据，根据串口数据来一一对应，这样最终用户需要什么字符就自己取模来发，甚至，换一个屏，只要栅极+阳极总数小于40位也可以驱动。
2：自带字库模式，串口发来不是阳极数据，而且我要显示的数字或子母，比如我第一位发0，VFD第一位数字就显示0，下面12分米字，我第一位发A，米字第一位就显示A

这样使得不断扫描工作交给本模组单片机，而且数据变换，字模都内置，终端用户关注自己程序处理即可，最终输出对应串口数据。

下面是简单利用时钟模块搭建的，输出对应的时间，日期等数据给本模组