自制通用2002荧光字符显示模块

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作者：张锋 (zjjszhangf@gmail.com)

http://v.youku.com/v_show/id_XNTUxNjc5OTk2.html

制作特点：

１、使用廉价的通用型VFD驱动芯片配合单片机自主完成扫描及显示工作，整机无昂贵零件；

２、使用小巧的最简高频变压器设计，变压器制作工作量小，饶制完成后的变压器无需要额外测试。变压器使用外激式电路驱动，线路简单，制作成功率高；

３、使用单片机自身提供的I2C总线作为外部接口，数据通讯线路简单，且具备标准接口特性，可作为通用模块使用；

４、板上附带传统电子时钟所需要的RTC、红外接收、CDS感光器、外接授时模块等作为可选配置，方便利用手头的零件资源制作成独立的电子时钟等应用；

５、本制作无需过多的调试工作，整个模块功耗低、寿命长，可靠性高；

字符点阵荧光屏简介

　　点阵字符模块是常见的电子显示器件，具有显示数字、字母、少量汉字和小型图形符号的能力。通常的模块提供的单个字符的显示点阵为５*７或５*８点，全屏提供的显示字符数量由１～４行，８～４０列不等，通常以１６列两行字符显示的1602型号与２０列两行显示的2002型号尤为常见。这些字符显示模块因驱动简单、价格低廉，被广泛作为电子设备的简单人机界面应用上。通常此类模块以液晶型的居多，功耗较低，且部分型号提供LED等形式的背光，以利于在黑暗的环境中使用。但是液晶型模块的缺点也很明显，例如存在视角问题，超过一定的角度，就无法看清显示的字符；其次是工作温度范围比较窄，不适应部分工业应用环境。从业余制作的角度来看，液晶模块最大的缺点还是显示效果单调，无法与VFD、OLED等主动发光的屏幕相媲美。

　　本制作实际选择的显示屏为SAMSUNG生产的型号为IOR-20T205VFD字符屏，屏幕颜色为标准荧光绿，亮度高，显示效果好。整屏尺寸规格为宽95mm，高25mm，属典型中小尺寸的字符显示屏。全屏包含20列2行5*8点阵显示区，属于最常见的VFD字符显示屏。在一些P2P网站上可以以较低的价格采购到这一型号的显示屏。与购买成品显示模块相比，自制此模块从经济上来算应该相当划算，而且提供的接口可以更加灵活。

下图是SAMSUNG IOR-20T205显示屏的基本尺寸图及引脚连接表，从表中可知，此屏为动态扫描屏，全屏被分成20个Grid扫描段，每个扫描段包含上下排列的两个5*8点阵显示区域，阳极段总共有80个。灯丝引脚在屏幕两端上下侧引出。为了在这么小尺寸的显示屏上引出上百只引脚，此屏采用上下两排引脚方案，除了灯丝引脚直径为0.6mm外，其余引脚的直径为0.5mm，引脚间距为1.25mm。由于引脚密度较高，在设计PCB及实际焊接时要特别注意间距与过孔直径。

上排引脚

序号	102	101	100	99	98	97	96	95	94	93	92	91	90	89	88	102	101
连接	NC	NC	NC	NC	9G	8G	7G	6G	5G	4G	3G	2G	1G	NC	P14	NC	NC
序号	87	86	85	84	83	82	81	80	79	78	77	76	75	74	73	72	71
连接	P13	P12	P11	P10	P9	P8	P7	P6	P5	P4	P3	P2	P1	NP	NP	NP	F+
序号	136	135	134	133	132	131	130	129	128	127	126	125	124	123	122	136	135
连接	F-	NX	F-	NP	NP	NP	P15	P16	P17	P18	P19	P20	P21	P22	P23	F-	NX
序号	121	120	119	118	117	116	115	114	113	112	111	110	109	108	107	106	105
连接	P24	P25	P26	P27	NC	20G	19G	18G	17G	16G	15G	14G	13G	12G	11G	NC	NC

下排引脚

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
连接	F-	NX	F-	NP	NP	BP	P71	P72	P73	P74	P75	P76	P77	P78	P79	P80	P70
序号	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34
连接	P69	P68	P67	P66	P65	P64	P63	P62	P40	P39	P38	P37	P36	P35	P34	P33	P32
序号	35	36	37	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50	51
连接	P31	P30	P29	P28	NC	NCP	NC	P41	P42	P43	P44	P45	P46	P47	P48	P49	P50
序号	52	53	54	55	56	57	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68
连接	P51	P52	P53	P54	P55	P56	P57	P58	P61	P60	P59	NP	NP	NP	F+	NX	F+

SAMSUNG IOR-20T205引脚功能表

　　备注：表中NP代表未引出的空脚；NC为无连接的引出脚；NX为有引出但无引脚连接；ICP为内部连接引脚，需悬空；nG为栅极引脚；Pn为阳极引脚；F+,-为灯丝正负引脚；

　　从电气规格上来看，此显示屏与常见的VFD显示屏不同之处在于其灯丝为直流驱动，驱动电压范围为3.48~4.26VDC，典型值为3.87VDC，屏幕内部结构上使用斜拉灯丝方式进行灯丝电位补偿；阳极与栅极电压值相同，高压范围为29.0~35.0VDC，典型值为32.0VDC；显示屏灯丝由于采用直流驱动，所以对Ek电压的要求不高，最小值仅要求为2.0VDC即可。由于是扫描屏，其扫描占空比为１／２１，推荐扫描显示周期为80μs。

电压驱动方案的选择

　　此显示屏驱动的一个麻烦之处在于如何提供各种驱动电压，且又需要保持制作的小巧与低成本。通常情况下，对直流VFD显示屏，会选择使用更适合驱动的正压方案，且正压的生成也更容易。通常典型的2002显示屏商业驱动方案是采用自激型高频变压器来生成各组驱动电压，配合使用NEC D16314等专用驱动芯片进行驱动。在业余条件下如果采用这一方案，存在以下几个问题不容易解决：首先是NEC D16314价格较贵，即使选择价格稍低的台湾产PT6314兼容型芯片，价格也不低，同时在业余条件下采购此类非通用芯片，往往需要一个最小定货量，如果数量未达一定数目，则会按照样片的价格进行计算，将大大增加成本；其次是此类型专用驱动芯片引脚过多，间距过于密集，对PCB制造工艺也提出要求，增加了PCB制作成本，同时业余焊接这样的密集引脚电路也存在一定的困难；最后一个问题就是自激型变压器自制绕制比较麻烦，业余制作毕竟不不工业化生产，相关测试仪器设备不可能完全齐备，这种变压器也无法直接采购到定制好的成品，在制作调试过程中会存在很多的困难。

　　综合以上分析及手头已有的零件，最后确定采用的方案是使用传统的STF16360型VFD负压驱动芯片配合小型高频变压器设计驱动电路。

　　从基本引脚情况来看，IOR-20T205显示屏总共包含20个栅极加80个阳极，即总共需要驱动100只引脚，而一片STF16360最多只能够驱动36个引脚，所以为了驱动此VFD屏，需要使用三片STF16360进行串联驱动。由于STF16360是通用芯片，易购买且价格低廉，所以即使需要使用多片极联驱动，但总成本还不到专用驱动芯片的一半，成本降低很多。

　　由于本制作的目标是制作出一个价格相对低廉的2002VFD显示模块，所以采用小型高频变压器提供灯丝及高压成为最优先考虑的方案之一。在变压器类型的选择上应兼顾到变压器的尺寸与价格，尤其是考虑到应尽量降低模块零件的整体高度，应选择尺寸尽量小的高频变压器，设定变压器高度不应超过8mm。通过实际的采购比较与实验，最后选择的高频变压器为使用贴片式骨架的ER9.5规格的PC40高频铁氧体变压器，此变压器骨架的整体尺寸11.7*9.1mm，高度4.4mm，磁芯为E型上下安装式，变压器组装完成后的整体高度不超过5.2mm，尺寸小巧，适合本模块使用。

　　小尺寸高频变压器带来的问题是驱动困难，由于ER9.5的磁芯截面积Ae只有8.47mm²，且有整体偏小，骨架内可饶线圈数量有限，则必需使用较高的驱动频率才能够转换需要。考虑到业余手工制作，应尽量将变压器绕组设计得尽量简单，便于初学者自行制作。考虑到以上两点限制，最后采用的驱动方案是使用单片机提供高频驱动信号驱动功率管来推动高频变压器，也就是使用“高频他激式驱动方案”进行驱动，在驱动电路中，使用单片机内部的PWM单元提供驱动所需的占空比可调的高频方波驱动信号，通过MOSFET管放大电流从而推动高频变压器的初级。变压器初级两端连接了一个由二极管与阻容串联组成的RCL吸收电路，用于吸收在工作过程中因剩磁产生的反向脉冲尖峰。由于VFD灯丝负载与VFD高压负载功耗基本固定不变，所以电路上未设置反馈电路，以节约制作成本，降低线路复杂性。具体电路连接请参考电路原理图。

　　由于高压部分的生成也是采用变压器绕组输出，且本制作所需的输出电压已接近STF16360最高允许电压-30V，为了防止出现电压不稳导致烧毁STF16360芯片，在电路中高压输出部分，增加了一级使用稳压二极管搭配普通扩流三极管的简单稳压电路进行高压稳定，这一电路是常见的简单稳压电路，原理这里就不再重复说明。

　　使用高频变压器为VFD供电的突出优点是电路简单，价格低廉，缺点是业余情况下绕制高频变压器比较麻烦，且变压器转换效率不高，本制作中自制的高频变压器实测转换效率大约为７０％左右。

　　在高频变压器驱动电路中使用MOSFET作为驱动零件，目的是提高驱动效率，减小元件尺寸，在MOSFET驱动电路中，为提高驱动效率，在MOSFET的控制引脚上串联了一个低阻值电阻，以减少MOSFET开启时的振铃效应，在此电阻上同时反向并联了一个开关二极管，目的是加速MOSFET的关闭，以提高MOSFET的工作效率。电路设计中放置了两组并联的MOSFET管进行驱动主要是便于调试用途，实际制作过程中只需要焊接其中任意一组的MOSFET驱动部件即可，不要两路都焊接上去。

单片机选型及软硬件设计

　　考虑到降低整体制作成本以及高频需求，本制作选用的单片机为STM8系列中的低端型号STM8S103Fx系列，这一系列的单片机最大工作频率为16MHz，内部包含4K/8K字节的Flash，1K字节的RAM，640字节的EEPROM，还包含5通道10bits的AD转换器，还有定时器、I2C、SPI、UART等资源，同时其常见的封装为TSSOP20，尺寸小巧，占ＰＣＢ面积小，非常适合本制作中对单片机的需求。目前，ST公司也推出了更新型的引脚全兼容的STM8S003Fx系列，价格更低，也可用于此电路。

　　STM8S最小系统所需的外部元件非常少，复位电路中由于片内已经有一个上拉电阻，所以最少只需要在复位脚上对地连接一个复位电容即可，同时在对应的电源引脚上增加退耦电容即可。必须主要到的是STM8S系列的一个特殊之处是需要在VCAP引脚上增加一个电容，此引脚是校准器的输出,它提供1.8V的电源给内核。STM8S的VCAP电容通常规格书上建议使用的容量是470nF，此电容应该尽量靠近VCAP引脚。

　　STM8单片机内置RC振荡电路。本制作使用的是内部16M高速RC振荡器作为主时钟，未在外部连接晶振线路，一来是节约引脚资源与降低成本，二来是因为计时部分使用专用的DS1302配合32.768晶体实现了独立的RTC电路，则计时部分对单片机的时钟精度无特殊要求，可以直接使用内部RC作为主时钟。

　　通常情况下，STM8系列单片机通过SWIM接口仿真与编程的，SWIM标准接口是4线连接，除了电源与地引脚外，其余两引脚为SWIM与REST引脚，REST复位引脚不是必须的引脚，所以本制作中的SWIM接口仅仅使用了三跟引线，引出VCC、SWIM、GND作为编程所需的引脚，这个接口也可以用来连接外部的无线校时模块，或者作为其他输入／输出模块的连接口。但是必须特别注意的是，在某些情况下，如果出现无法通过SWIM口通讯的现象，导致程序无法写入单片机时，如果确定硬件无问题，则必须手工将SWIM接口的REST线连到单片机的复位引脚上，以确保程序的正确写入，使用的最简方法是用一根杜邦针与SWIM上的REST线连接，另一头的插针与电路板上的单片机复位脚连接（由于单片机引脚比较小，所以通常是与复位电容的焊盘保持接触），即可确保程序正确写入。

　　在单片机的程序设计中，利用片内16位高级定时器，生成驱动高频变压器所需要的PWM驱动信号，通常反激变压器的驱动信号的占空比都要求低于５０％。由于本制作为了节约成本，没有使用大容量的电容等器件将变压器供电部分与数字电路部分做隔离，所以在输出驱动信号时应使用软件完成变压器的软启动，防止发生因初启过程中的冲击电流导致主供电幅度大幅度波动，影响单片机等电路的正常工作。

　　单片机内的８位普通定时器用来生成程序所需的时间片触发信号。片内I2C部分被设置为从机工作模式，当作为通用摸块使用时，用以接收外部输入的控制命令与数据。其余单片机引脚作为通用I/O口或作为模拟输入口，与DS1302、红外接收、CDS等电路连接，在闹铃输出中，直接利用STM8S的BEEP引脚，通过一个8050普通三极管的放大，将2KHz的闹铃音输出到无源贴片蜂鸣器上发音。由于没有使用外部晶振，所以晶振两引脚被作为普通输入口使用，用来接受开关按键的输入。STM8S开发资源库中提供了一个开源的触摸按键输入库，可方便实现多种类型的触摸按键支持，非常方便，但是由于增加这一功能需要消耗一定的单片机资源，而本制作的使用的为低端单片机，资源比较宝贵，所以整体设计中还是使用了普通的按键式开关作为输入。

　　RTC电路部分采用的是常规的DS1302应用电路，只是考虑到PCB空间的限制，设计中使用了小型晶振与414微型可充电电池。DS1302同时支持普通电池、可充电电池与法拉电容等多种后备电源形式，在实际应用中也可以选择使用414同尺寸规格中的法拉电容进行替换，虽然容量稍小，但是与充电电池比，法拉电容的反复充放电寿命更长。

　　红外接收、CDS等电路属常规型电路，红外接收使用普通一体化红外接收模块，其数据输出口的信号送入单片机的Ｉ／Ｏ口读取。CDS部分则用于检测环境光，元件与串联电阻电路组合，将最高输出电压范围控制在单片机内部AD转换器允许的范围内，通过模拟输入引脚送入单片机内转换成数字值后被程序使用，用于自动调节屏幕显示亮度。

　　下图为本制作的电路原理图与印刷电路板图。

变压器设计及实际绕制过程

　　考虑到业余饶制变压器的麻烦，本制作设计采用最简单的反激式变压器（Fly-back Converter）设计，共包含三个绕组，全都是无需抽头的单一绕组，所有绕组饶制方向一致，只是所使用的漆包线直径与绕组圈数不同，饶组制作完成后，安装上配套的磁芯，固定后即可使用。整个制作过程非常简单，适合初学者上手自行制作。

　　在这三个变压器绕组中，主绕组与灯丝输出绕组采用Dia.0.15mm的直焊型漆包线双线并绕（也可以使用单线分两层单独绕制后再进行并联），高压绕组采用Dia.0.1mm的直焊漆包线单线饶制，这两种漆包线都是常见的普通漆包线，使用双线并绕的目的是降低绕组的高频阻抗，方便更大的电流通过。在实际制作中，经过多次试验，最后确定的变压器绕制参数如下图片所示。

　　变压器采用的是ER9.5规格的高频变压器，需要说明一点的是，目前国内市场上有多种类型的ER9.5骨架，在尺寸上有微小的差异，在采购时须特别注意磁芯与骨架配套，防止因出现磁芯无法完全合拢等问题，影响实际制作。

　　饶制前首先所需要准备的基本材料是漆包线，由于本制作中的高频变压器为非高压用途，对隔离程度要求较低，可选用普通QA-1型聚氨酯漆包线。这一类型的漆包线具有良好的直焊性，无需进行刮漆，非常方便。对于业余爱好者而言，没有必要为了制作几个小型的高频变压器而去购买整轴的漆包线，现在市场上有很多小包装的维修用直焊型漆包线只需几毛钱一只，找到对应线径各买一卷即可。其次需要准备变压器专用胶带，通常也称为玛拉胶带，它是聚酯薄膜基的单面自粘胶带，用于完成变压器绕组隔离与磁芯包扎的功能。市场上可以买到多种不同宽度、颜色规格的玛拉胶带。如果无法购买到宽度合适的胶带，可先将宽度足够的玛拉胶带胶带粘到“离型纸”上（通常不干胶用完后剩余的白或黄色的带油性光泽的纸张就是“离型纸”，最常见的来源是用过的快递单的底纸），然后使用尺子量出所需要的宽度，使用美工刀切割出所需要的长度，最后撕离“离型纸”后即可使用。

　　正式绕制前还需要准备绕制设备，在业余情况下，不是所有爱好者都具备变压器饶线机，一些简易饶制机在饶制ER9.5这样的小型骨架上也存在一定的困难，需要配备专用尺寸的变压器夹头，又需要一笔投资。由于本制作设计的变压器线路简单，所以这里采用自制简易饶制工具——绕制棒的方法来协助完成绕线工作。

　　制作饶制棒的材料可使用小圆棍来制作，本人初次使用的是一个损坏的ＰＣＢ钻头的尾部，为配合ER9.5骨架中心直径，在钻头尾部粘了几圈的透明胶带，以增加直径与摩擦力，后来发现钻头长度稍短，最后换用普通的棉签棒作为替代，同样在棉签棒上绕胶带等形式来增加直径。这里有个小技巧，对于需要绕制多层进行增厚的情况，可先用具有一定厚度的电工胶带替代透明胶带，当直径接近骨架内径时，换用普通透明胶带进行微调绕制。根据实际经验，最后几层的透明胶带应换用倾斜45度的粘贴方式，以形成一个锥形的外观，便于骨架插入后紧固，可防止在绕制过程中出现打滑现象。

以下为变压器实际饶制过程：

1、首先制作标记点与主绕组起点

　　先在ER9.5骨架如图所示的主侧引脚１用油性笔点一个圆点作为主输入饶组的起点脚标记，在另一侧的对角线方向的引脚５，引脚６也做出对应标记点，然后在骨架的正上方圆盘上以箭头形式画出饶制方向，防止饶制过程中出现方向错误。再次提醒一下，所有的三个绕组都按照同一方向饶制，不要出现反向饶制的现象，错误的绕制方向可能会造成烧毁驱动管。

　　做好所有标记后，将骨架插入上面制作好的饶制棒内插紧固定，然后将Dia.0.15mm的直焊漆包线双线并列，将起点留出2cm左右的延长长度后，在主绕组的起点引脚上绕２圈固定。此时可试着旋转饶制棒看骨架是否会松动。如无问题即可进行下一步工作。

2、主绕组的绕制

　　将双线按照标定方向在变压器骨架上绕8圈，绕制过程中，应确尽量保绕线平整。正常情况下，主绕组可以在一层内绕完。为便于理线，应确保线头与线尾正确卡在对应的引脚线槽内。绕制完成后，将尾线在主绕组的终点引脚上饶２圈固定，同样留出大约2cm左右的延长长度后剪断。这里预留延长线的目的是便于制作完成后对变压器进行测试。

3、增加主绕组隔离层

　　主绕组完成后，需要在其上使用宽度为1.9mm的玛拉胶带沿绕制方向绕一圈作为隔离层。实际上，ER9.5的骨架绕组高度比较低，只有2.15mm，有条件的情况下可以进行定制购买，如果无法购买到同样的宽度，可使用手工切割的方法获得。

4、绕制灯丝绕组

　　在主绕组的起点脚的对角线方向的第５脚作为灯丝绕组的起点脚，之所以选择对角线方向作为起点脚，是因为这样在手工同方向饶制，线路绕制会比较顺畅。与主绕组的饶制方法一致，同样双线沿着相同的饶制方向绕制11圈，引脚同样需要饶２圈固定及保留２cm左右的延长线，饶制完后再增加一层玛拉胶带隔离层，准备在其上绕制高压绕组。

5、高压绕组

　　高压绕组连接脚与灯丝绕足在同一侧，且起点引脚为第６脚，总共需要绕制72圈。这一绕组使用直径0.1mm的漆包线，线径较细，在引脚上可以多绕几圈以确保正确固定，在绕制过程中应注意不要用力过猛，避免拉断漆包线。此绕组所绕的圈数比较多，绕制过程中不要数错。由于绕制完主绕组与灯丝绕组后，绕制表面已经凸凹不平，所以高压绕组应该尽量做到均匀绕制。高压绕组完成后，可视实际情况在外围包一层玛拉胶带，也可以省略不包。

6、安装磁芯

　　ER9.5磁芯为上下安装结构，将上下磁芯插入骨架后，使用玛拉胶带在磁芯外围紧绕几圈后固定，应确保上下磁芯对齐。当然也可使用胶水来固定磁芯或者使用配套的金属卡箍，不过ER9.5的金属卡箍零售市场上不太容易买到，所以一般建议是在变压器测试完成后再进行最终的点胶固定。骨架点胶一般使用环氧结构胶，要求胶水流动性要好，用胶要适量，点胶范围为E字磁芯的两端接触平面，磁芯中心点不要加胶。上胶后使用铁夹将磁芯夹紧并做最后的对位调整，然后静置至胶水固化。磁芯胶合后，再在变压器上方磁芯与骨架接触处点胶固定骨架。使用胶水固定变压器的优点是可以避免变压器在使用过程中出现磁芯振动移位或者发出噪声，所以条件允许的情况下尽量做到使用胶水进行最终固定。

7、测试及引脚焊接

　　制作完成后的变压器，可根据需要使用油性笔在其上标注相关引脚信息、线圈匝数等，本制作的变压器可以通过引脚情况简单判断出主次引脚，所以也可以不进行标注。引脚上保留的延长线可用于测试用途，如果变压器测试无问题，可使用烙铁对骨架引脚上锡（上锡前可在引脚上先上一层松香，可起在焊接过程中起到漆包丝脱漆功能。如果绕制熟练，无需测试的话，也可在绕制前先将漆包丝上锡后再绕在骨架引脚上，便于最后上锡），由于这里使用的是直焊型漆包线，所以上锡的温度应与漆包丝脱漆温度适配合，典型情况下不超过300℃的温度都可成功焊接。引脚上锡完成后，剪去引脚上多余的漆包线，再用万用表简单测试一下各绕组的通断情况，如无异常，即完成变压器的制作工作。

8、变压器测试与改进事项

　　典型情况下，如果变压器正确安装后，如果出现频繁死机等现象或者驱动管严重发热，则应该仔细检查变压器绕组是否绕制正确。如果确定绕制正确单变压器依旧工作不正常，可使用以下几种改进方法，第一种是将磁芯主轴部分稍微磨去一些，通过增大变压器气隙，来增大伏秒容积，防止磁芯进行饱和状态；其次是通过增加绕组匝数来解决。根据骨架尺寸及实际测试，主绕组可以增加到最大１２T，其余绕组可对应比例增加匝数。最后还可以在变压器外围围饶一圈屏蔽铜皮，以减少EMI干扰。

焊接注意事项

　　由于本设计使用的零件比较多，且基本是贴片零件，尺寸小、对焊接温度敏感，所以在焊接过程中必须特别注意，防止损坏。

　　首先应当注意在焊接前应先使用棕色耐高温胶带将所有未使用的焊孔遮盖起来，防止上锡，影响直插零件的焊接，这里主要需要保护的就是上下两行屏幕引脚插孔，及红外接收、ＣＤＳ零件插孔以及2.54排针插孔，插孔的两面都需要贴胶带进行保护。

　　其次是零件的焊接顺序，一般建议是先焊接正面的零件，然后焊接背面的零件，先焊接表贴零件后焊接直插零件。本制作的印刷电路板双面都有待安装的零件，所使用的VFD显示屏又是双列直插式结构的，也就意味着在VFD显示屏下方的元件必须确保焊接正确，否则当VFD显示屏焊接完成后，其下方的零件无法再进行拆焊。在焊接过程中一定要确保PCB正面的三片STF16360电路的焊接质量，焊接完成后最好使用简单的测试程序配合万用表进行逐脚确认，这一点很重要。如果对应输出脚导通，输出电压为+５V，未导通时，输出为负电压－VEE。

　　PCB背面零件焊接过程中，应当特别注意的是单片机部分与变压器部分。单片机的封装为TSSOP20，各引脚间距比较小，要防止产生焊锡粘连；变压器部分的焊接建议先使用绕制时保留的引脚延长线，先将延长线焊接到焊盘上，先进行测试，当调试工作完成后，再焊下延长线，剪去后再将变压器正式焊接到PCB上。这样做的好处是一旦变压器存在绕制问题，需要拆下重新处理时，拆焊延长线比一次性拆焊整个变压器要容易很多。

　　在焊接RTC电路时需要注意的是在焊接RB414可充电电池时，焊接温度要低、焊接速度要快，否则很容易损坏充电电池；同时在制作中考虑到尺寸的限制，备选的DS1302所使用的32.768kHz晶体采用的是MC146型超小封装，焊接时要应该注意引脚不要弄错，其中前端分离的两脚为晶振引脚，同时焊接时应注意温度与焊锡量，防止出现损坏或短路。通常情况下，有热风机

　　VFD显示屏应在电路板调试无误后最后进行焊接，由于显示屏引脚为软引脚，在运输或者保存过程中，容易出现引脚弯曲现象，在使用前应先进行整平操作，一般如存在整片引脚弯曲的现象时，则建议使用直尺在桌面上用力压住整片引脚，然后将引脚调节到位，如果仅有个别引脚弯曲，则使用镊子恢复到位即可。同时由于显示屏的引脚相当密集，插入印刷电路板时会出现困难，这里推荐的安装方法是先倾斜放置VFD屏，从左到右，逐一将屏幕两侧的上下引脚插入PCB中，插孔过程最好使用尖头镊子配合，要有耐心，全部正确插入到位后，使用胶带先简单固定一下显示屏，然后先进行简单测试，方法是PCB通电后，沿侧面斜推显示显示屏，使其引脚与插孔内壁接触，此时可观察显示是否正常，如无误，则可以进行引脚焊接。引脚焊接时需特别注意不要出现焊接粘连现象。

软件设计

　　从基础显示的软件设计方面来看，本制作采用的VFD点阵字符屏的扫描显示原理与普通的ＶＦＤ扫描屏在显示时序上并无不特殊之处，也不存在显示段跨多栅极的情况，所以从总体上看，整个扫描时序还是常规型扫描。此屏突出的特点就是它的阳极数量较多，所以在代码设计中需要考虑到尽量将代码写的快速有效，以提高程序运行的效率。

　　在程序的显示代码中，可将此屏视为通用点阵屏来处理，先在单片机片内存中设置一个全局数组作为显存，显存中的每位数据都与屏幕中的显示点一一对应，为了节约内存空间，考虑到屏幕的字符点阵结构为5*8结构，则显存应设置为旋转９０度的排列方式，在这样的排列方式下，一行显示包含１６个显示点，可完全利用２个字节内的所有位来表达，无内存浪费现象。通用的字符点阵数据被保存到FLASH中，在对应位置显示指定字符的操作就转变为将对应的每个字符点阵数据的５个字节拷贝到显存的对应位置处。

　　扫描动态刷新显示部分采用定时时钟中断来实现，在每个时钟中断期间，单片机将对应的Grid的显示数据串行送入STF16360进行显示，为加快中断程序处理速度，提高单片机工作效率，每个栅极对应的串行数据是在主程序中预先生成的，这样中断程序就无需每次都进行译码操作，仅需直接送出对应数据即可。

制作调试

　　本制作的调试工作比较简单，关键点是确保高频变压器正常工作。ＰＣＢ在高频变压器的几个关键输出点及后部的稳压部分都增加了对应的测试点，可在加电后使用万用表对这个几个测试点的电压进行测试，看是否达到要求。

　　电路初次通电前应先用手按在MOSFET管上，然后接通电源，如果几秒内发现MOSFET管剧烈发热，则应立即切断电源，检查变压器有无绕制错误，典型情况下，如果主次绕组的绕接方向相反或者线路有短路，则会出现这一现象，此时应对变压器进行检查，如有问题，则应拆开进行重绕。在正常工作情况下，在几个电压测试点上都应该有正确的输出电压，如灯丝电压输出正常，则ＶＦＤ屏灯丝会轻微发红，否则应测量灯丝绕组有无电压输出。高压部分的测试原理也相同，注意测量一下变压器输出的高压与稳压后输出的高压是否正确即可。

　　如果上电后发现屏幕亮了几秒后即熄灭，且MOSFET管开始发热，故障原因有可能是高压整流部分的二极管耐压不足击穿，更换成高耐压的二极管即可。

　　本制作软件部分无需调试，只要硬件安装正确，通电后即可正常工作。

结语

　　通过本制作，设计并实现了一个简单且价廉的VFD电压驱动方案，学习了简单反激变压器的设计及驱动知识，不仅丰富了自己的电子制作经验，更为今后的电子制作打下了基础。

　　在这里，也希望读者能够通过学习实践，将其中的电路知识应用到自己的电子制作中去，通过实际操作，不断提高自己的电子制作水平，获得更多的制作乐趣。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　全文完