Применение полупроводниковых индикаторов
       

Буквенно-цифровые и графические полупроводниковые индикаторы и устройства отображения информации на их основе

Как указывалось выше, семисегментные индикаторы обеспе­чивают воспроизведение ограниченного числа знаков. Теоретиче­ски семисегментный индикатор обеспечивает индикацию 48 инфор­мационных состояний, однако для практической передачи инфор­мации может быть использовано около 30 их значений. Увели­чение числа элементов, составляющих знак, до 10 — 16, с одной стороны, позволяет увеличить число различимо индицируемых знаков и повысить помехоустойчивость и качество их изображе­ния, но с другой — усложняет схемы управления индикаторами. В настоящее время для индикации знаковой информации исполь­зуются два формата индикаторов: девятисегментные и 35-элементные индикаторы.

Девятисегментные индикаторы (АЛС313А-5) разработаны для использования в наручных часах с целью индикации времени и сокращенных наименований дней недели.


Управляются индика­торы специализированной микросхемой и к использованию в ап­паратуре специального применения непригодны.

 

4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БУКВЕННО-ЦИФРОВЫХ ИНДИКАТОРАХ

Эргономические исследования показали, что 35- элементная матрица позволяет обеспечить удовлетворительное восприятие знаковой информации, в частности прописных и заглавных букв русского алфавита, знаков и цифр, букв греческого и латинского алфавитов.

При этом, однако, необходимо отметить, что 35-элементное на­писание знаков не является наилучшим. Ряд исследований, про­веденных в последние годы, показывает, что матричное написа­ние символов вообще и 35-элементное написание в частности вы­зывает повышенную усталость операторов при длительной работе с этим форматом индикаторов.

Специалистами различных стран разрабатывается ряд аль­тернативных вариантов форматов индикаторов, обладающих ря­дом преимуществ перед существующим 35-элементным форма­том, однако технологическая сложность производства большинст­ва из них, а значит, и повышенная относительная стоимость, а также сложность схемного управления ими не позволили таким индикаторам в настоящее время конкурировать с индикаторами 35-элементного формата.

Структура 35-элементного индикатора представлена на рис. 4.1, а. Светящиеся элементы размещены в семь строк по пять элементов в каждой. Рабочее поле индикатора, занятое размещенными на нем светящимися элементами, составляет около половины площади его лицевой панели (структура знака приведена на рис. 4.1,6), что не позволяет использовать эти приборы для индикации графической интерпретации.

Одной из первых фирм, выпустивших 35-элементные полупро­водниковые индикаторы, была Standart Telecommunication Labo­ratories LTD. Матрица 5X7 светящихся диодов имела 36 выводов (35 раздельных выводов для каждого из ЕИ и один общий элект­род). Схема управления для одного индикатора оказалась доста­точно сложной, а схема для многоразрядных индикаторов — чрезвычайно сложной, громоздкой и дорогой.




В начале 70-х го­ дов фирмой Hewlett Packard было найдено более удачное решение для матричных 35-элементных ППИ: одноименные электроды мат­рицы 5X7 были объединены по строкам и по столбцам (в частно­сти, в индикаторах MAN-2).

Выпускаемые отечественной промышленностью 35-элементные БЦИ представлены индикаторами, имеющими высоту знака 9 мм, красного, зеленого и желтого цветов свечения с левой децималь­ной точкой: ЗЛС357А, АЛС357А, ЗЛС358А, АЛС358А, ЗЛС340А, АЛС340А, ЗЛС363А, а также четырехразрядными индикаторами со встроенными схемами управления ИПВ70А-4/5Х7К, ИПВ72А-4/5Х7К (с высотой знака 4,1 мм) и ИПВ71А-4/5Х7К (высота знака 9 мм).

35-элементные индикаторы представляют собой гибридные при­боры в пластмассовых корпусах (за исключением четырехразряд­ных индикаторов со встроенными схемами управления, разрабо­танных в стеклокерамических корпусах). Светоизлучающие диоды (СИД) размещены в колодцах светопроводов в семь строк по пять светоизлучающих диодов в каждой. Одноименные выводы СИД соединены по строкам и столбцам (рис. 4.2).



Рис. 4.1. Структурные рисунки бук­венно-цифрового индикатора (а) и знака, воспроизведенного на нем (б)



Рис. 4.2. Принципиальная схема 35-элементного буквенно-цифрового индикатора

Эта особенность организации выводов вызвана, с одной сторо­ны, необходимостью создания технологического в производстве прибора, с другой стороны — необходимостью управления 36 (с. учетом децимальной точки) элементами. Схемы управления оказались также сложными и громоздкими. Организация выводов в матрицу, как это осуществлено в индикаторах типа MAN-2 и ЗЛС340А, позволила сократить число выводов для 35-элемент­ного индикатора с 36 до 12, а с учетом децимальной точки — до 13.

Четырехразрядные БЦИ ИПВ70А-4/5Х7К, ИПВ71А-4/5Х7К, ИПВ72А-4/5Х7К содержат четыре 35-элементных БЦИ (5X7 элементов каждый) и встроенную схему управления. Схема обес­печивает прием информации о символе в последовательном коде, преобразование его в параллельный 28-разрядный код, усиление и стабилизацию тока для каждой из 28 строк всех четырех инди­каторов.


Встроенная схема, размещенная совместно с БЦИ в од­ ном корпусе, позволила сократить число выводов по сравнению с числом выводов четырех индикаторов ЗЛС340А с 48 до 12 и на 30 — 40 интегральных микросхем, требующихся для обеспечения их работы.

Индикатор типа ИПВ70А-4/5Х7К предназначен для формиро­вания буквенно-цифровой и символьной информации в виде одного или нескольких символов, размещаемых в строку (или несколько строк) при шаге между символами 5 мм по горизонтали и 10 мм по вертикали. Для использования в индикаторах в качестве сдвиго­вого регистра с усилителями-формирователями тока столбцов раз­работана бескорпусная микросхема Б514ИР1А-45.

Индикатор состоит (рис. 4.3) из четырех БЦИ и двух 14-раз­рядных сдвиговых регистров (СР). БЦИ содержат семь строк по пять СИД в каждом; аноды СИД объединены в столбцы, катоды — в строки. Соответствующие столбцы всех БЦИ присоединены к одному адресному входу, т. е. первые столбцы всех четырех БЦИ присоединены к первому адресному входу, вторые — ко второму и т. д.

Регистры включены последовательно; параллельные выходы всех 28 разрядов регистров соединены через усилители токов с 28 входами соответствующих строк, т. е. каждой из 28 строк со­ответствует разряд регистра и усилитель выходного тока.



Рис. 4.3. Принципиальная схема индикатора ИПВ70А-4/5ХЖ

На выводах «Гашение» (SR), «Синхронизация» (SYN), «Ввод данных» (D> ), «Вывод данных» (> ) предусмотрены буферные каскады, что обеспечивает совместимость индикатора с ТТЛ-схемами.

Адресация любого СИД каждого из четырех БЦИ производит­ся путем введения логической 1 в соответствующий разряд сдвиго­вого регистра (СР) и подачи на-ряжения на вывод соответст­вующего столбца; при этом СИД будет светиться при наличии логической 1 на входе гашения. Сигнал на входе гашения воздей­ствует одновременно на каждый из формирователей тока схемы управления. Запись информации в СР осуществляется синхронно по отрицательному фронту импульса синхронизации (сигнал син­хронизации от внешнего генератора подается на все разряды СР одновременно).



Подавая на вход гашения импульсы различной скважности, можно регулировать силы света СИД (широтно-импульсная моду­ляция). Использование последовательного ввода и вывода информации позволяет индикаторы типа ИПВ70А-4/5Х7К применять для на­бора в строку, с этой целью выход каждого индикатора соединяют со входом последующего индикатора.

Запись информации в СР ного индикатора или в СР N индикаторов производится поочередно длк одноименных столбцов БЦИ. Для индикаторной строки в n знаков информация записы­вается 5 раз по 7п бит. Запись осуществляется с частотой синхро­низации fT в течение времени тзап — 7n/fт, при этом на выводе га­шения устанавливается логический 0, т. е. СИД соответствующего столбца отключены. После загрузки In бит информации в СР на вход гашения подается сигнал логической 1 и СИД первых столб­цов, для которых в соответствующих разрядах СР записана 1, включаются на время свечения тсв- Затем этот процесс повторяет­ся для столбцов со второго по пятый. Скважность, определяю­щая время включения СИД отдельных столбцов, определяется выражением

Q = 5(Тсв + Т3ап)/Тсв.

Период регенерации изображения строки (период кадра Тк)

Tк = 5(тСв +Т3ап)

Частота кадра

fк=1/Tк = 0,2/(7n/fт + Тс.)

определяется требованием отсутствия мелькания изображения и выбирается в зависимости от условий применения устройств отоб­ражения информации. В частности, для стационарных условий частота обновления кадра fK>100 Гц. Следовательно, максимальное время, необходимое для записи и отображения инфор­мации отдельных столбцов, (тсв+тзaп)<10 мс. При большой скорости информации (т. е. при большой частоте импульсов ин­формации) значение скважности близко к 5. Максимальное число знаков в строке зависит от минимально допустимой средней силы света светоизлучаюшего элемента, определяемой условиями на­блюдения изображения, и, следовательно, от максимально до­пустимой скважности. Например, при частоте синхронизации 1,75 МГц и частоте регенерации изображения 100 Гц значение скважности для строки из 100 символов (25 индикаторов) со­ставит 6,25.



При работе в условиях повышенных вибрационных нагрузок fк = 400-500 Гц. Таким образом, значения частот fк и fт и число знаков в строке однозначно определяют время свечения свето-излучающих диодов отдельных столбцов, скважность и, следо­вательно, среднюю силу света (среднюю яркость) элемента.

Кроме прибора ИПВ70А-4/5Х7К, разработаны для тех же це­лей четырехразрядные индикаторы ИПВ71А-4/5Х7К и ИПВ72А-4/5 x 7К, сравнительные характеристики которых приведены в табл. 4.1.

 

Таблица 4.1. Сравнительные характеристики буквенно-цифровых четырех­разрядных индикаторов со встроенным управлением

единицы измерения

 Типы приборов
ИПВ70А--4/5Х/К

 ИПВ71А-

-4/5 Х7К

 ИПВ72А-

-4/5 Х7К
Цвет свечения

 Красный

 Красный

 Красный
 

Средняя сила света, мккд,

 4,1

 9

  
120

 250

 120
410

 520

 200
Максимально допустимая

 1,2

 1,6

 0,6
рассеиваемая мощность, мВт,

  

  

  
при 25е С

  

  

  
Предельно допустимая тактовая частота, МГц Тип корпуса Угол обзора, град

 КИ5-7

±40

 КИ5-9

±45

 КИ5-7

±40
Напряжение питания приборов унифицированное (4,5 — 5,5 В).

Применение ИПВ71А-4/5Х7К и ИПВ72А-4/5Х7К аналогично применению прибора ИПВ70А-4/5Х7К; изложенное выше при­менимо к их расчетам и схемным реализациям.

 

4.2. ШРИФТЫ ДЛЯ 35-ЭЛЕМЕНТНЫХ ИНДИКАТОРОВ. ЦВЕТНОСТЬ ИНДИКАТОРОВ

Для обеспечения безошибочного считывания информации, особенно в критических по времени считывания и уровню внешней освещенности условиях, необходимо правильно выбрать шрифт.

На рис. 4.4 представлены шрифты: а — стандартный шрифт 77, формируемый промышленной ЗУПВ; б — шрифт, разрабо­танный X. Ф. Хаддлестоном в 1971 г. специально для БЦИ [21]. Для определения рациональности шрифтов были проведены ис­следования при высоких уровнях внешней освещенности (до 80 000 лк) и ограниченном времени считывания. Шрифт Хадд-лестона позволил снизить общую частоту ошибок для наиболее трудночитаемых символов с 24 до 17,3%!



Для других условий применения результаты эксперимента в числовом выражении будут несколько другими, но тенденция повышения качества воспроизведения и надежности считывания останутся.

Кроме того, в работе с указанным шрифтом была рассмот­рена вероятность появления ошибок при различных размерах светящихся элементов, составляющих знак, при идентичной их интегральной яркости, а также влияние цвета индикатора на надежность считывания. Было выяснено, что меньшее количе­ство ошибок и тропусков при считывании информации было в случае, когда светящиеся элементы матрицы имели Пол .шую пло­щадь, их границы ближе подходили друг к другу и зчак был более слитно написан (хотя мощность излучения в обоих случаях была одинакова).



Рис. 4.4. Структурные рисунки знаков для 35-элементных буквенно-цифровых индикаторов

Исследования показали также, что общая час та ошибок (ошибок и пропусков) при считывании информации с индикато­ров зеленого цвета свечения при высоких уровнях внешней ос­вещенности была почти в три раза больше, чем с индикаторов красного цвета свечения, а число ошибок, получаемое за счет про­пусков, у индикаторов с зеленым цветом свечения было 35%, с красным 19%. Результаты этих испытаний меняют широко уко­ренившееся мнение, что считывать информацию с индикатора зеленого цвета легче, чем с красного, так как зеленое свечение почти приближается к пиковому состоянию чувствительности глаза. Объяснением этому может служить контраст изображения, воспринимаемого в определенном цветовом канале, независимо от общего восприятия контраста. Поскольку в эксперименте яркость индикаторов различных цветов была равной, а освещен­ность фона имеет максимальную световую яркость желто-зеленого свечения, контраст изображения индикатора с красным свечением, принимая во внимание только излучение красного цвета, будет выше, чем у индикаторов зеленого цвета свечения, если учитывать только излучение зеленого цвета.

Указанные данные требуют внимательного рассмотрения при выборе элементной базы для индикации информации в зависимо­сти от условий их использования.



Другим аспектом, на который необходимо обратить внимание при организации процесса отображения информации и ее считы­вания, является взаимное размещение оператора и устройства отображения информации. Вопрос выбора расстояния наблюде­ния рассмотрен в разделах, посвященных управлению цифровы­ми и буквенно-цифровыми индикаторами (в п. 1.2.1 ив введении к гл. 3).

4.3. СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ БУКВЕННО-ЦИФРОВЫМИ ИНДИКАТОРАМИ

Матричность структуры выпускаемых буквенно-цифровых ин­дикаторов позволяет осуществить вывод на индикацию знака толь­ко в режиме стробирования, при этом каждый символ должен быть образован из пяти или семи поднаборов в зависимости от способа адресации. Сама структура матрицы тп предполагает два способа адресации: стробирование по строкам и по столбцам.



Рис. 4.5. Способы стробирования: а — по строкам; б по столбцам

На рис. 4.5, а, б представлена поэтапность формирования буквы Б способами стробирования по строкам и столбцам соот­ветственно. При стробировании по строкам информации на воз­буждение подается по линиям столбцов при подаче разрешаю­щего строба на соответствующую строку. Этот процесс повто­ряется для каждой строки. Таким образом, информация о сим­воле должна быть разложена на семь пятиразрядных кодовых слова и до подачи на выводы столбцов храниться в накопителях. Информация должна подаваться на столбцы индикатора парал­лельными пятиразрядными кодами. Стробирование строк произ­водится последовательно.

Для рассмотрения циклов формирования знаков на 35-элементной матрице примем для обоих способов стробирования, что аноды светоизлучающих диодов объединены по столбцам, а ка­тоды — по строкам, т. е. для свечения СИД необходимо высокий логический уровень напряжения подавать на вывод столбцов, низкий логический уровень — на выводы строк.

Процесс формирования символа Б способом стробирования по строкам (рис. 4.5, а) протекает следующим образом. Информа­ция U1 о необходимости свечения всех СИД первой строки (высо­кий логический уровень напряжения) подается на входы всех столбцов одновременно с сигналом стробирования Uc1 (низкого логического уровня) на вход первой строки.


При этом высвечи­ ваются все СИД первой строки. По истечении времени экспо­нирования сигналы U1 и Uc1 снимаются. На входы столбцов подаются сигналы для высвечивания СИД второй строки (в дан­ном случае высокий логический уровень подается на вход первого столбца, на входы остальных — низкий логический уровень). При этом подается на вход второй строки стробирующий сигнал (низкого логического уровня) Uc2. Высвечивается только первый СИД второй строки. Высвечивание СИД остальных строк про­текает аналогичным способом. Высвечивание каждой строки с ча­стотой не менее 100 Гц обеспечивает свечение символа Б без мельканий.

При стробировании по столбцам информация на возбуждение СИД подается по линиям строк при подаче разрешающего строба на соответствующий столбец. Этот процесс повторяется для каж­дого столбца, т. е. информация должна быть разложена на пять семиразрядных кодовых слова и до подачи на выходы индикатора храниться в накопителях. Информация должна подаваться на строки индикатора параллельными семиразрядными кодами. Стробирование столбцов производится последовательно.

На рис. 4.5, б представлен процесс формирования знака Б способом стробирования по столбцам. Формирование происхо­дит следующим образом. На вход всех строк одновременно по­дается информация Ui-7 о необходимости свечения СИД (в слу­чае индикации знака Б подаются на все строки низкие логические уровни напряжений — сектор, отмеченный символом 1 на эпюре напряжений). Одновременно на вход первого столбца подается сигнал стробирования Uс1 (сигнал высокого логического уровня), обеспечивая свечение всех семи СИД первого столбца. По исте­чении времени экспонирования информационные сигналы и сиг­налы стробирования снимаются. Во втором цикле работы на вход всех строк подается информация о высвечивании СИД (в случае символа Б — на вход первой, четвертой и седьмой строк подаются сигналы низкого логического уровня — сектор, обозначенный сим­волом II на эпюре напряжений), на остальные входы — высокий логический уровень.


На вход второго столбца подается строби­рующий сигнал UC2, высвечивая СИД первой, четвертой и седь­мой строк. Высвечивание остальных элементов происходит ана­логично. При частоте возобновления информации на каждой из строк не ниже 100 Гц изображение символа Б индицируется без мельканий. При длительной работе оператора с дисплеем, работающим в мультиплексном режиме, мелькание раздражает и вызывает утомление глаза. Мелькание обусловлено способно­стью глаза ниже некоторой частоты изменения яркости улавли­вать эти изменения. Выше этой частоты мелькание не наблюдает­ся. При нормальной освещенности частота мелькания, незаметная оператору, меньше 40 Гц. При высоких уровнях яркости эта частота может быть выше. Это объясняется способностью палоч­кового зрения реагировать на низкий уровень яркости и иметь более низкую критическую частоту мелькания (КЧМ) по срав­нению с колбочковым зрением. При некоторых уровнях освещен­ности КЧМ не зависит от цвета свечения. При эксплуатации индикатора в устройствах, подверженных вибрации, возникает яв­ление «смазывания» информации. Во избежание этого необходимо, чтобы частота возобновления информации превышала частоту вибрации в 5 раз.

Режим стробирования обеспечивает подключение каждого на время, обратно пропорциональное количеству стробируемых ли­неек диодов, при этом соответственно падает яркость свечения ин­дикатора. Для сохранения яркости свечения СИД импульсный ток через каждый из них необходимо увеличить в число раз, соот­ветствующее количеству стробируемых линеек.

4.4. УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ БУКВЕННО-ЦИФРОВЫХ ИНДИКАТОРОВ, УПРАВЛЯЕМЫХ СТРОБИРОВАНИЕМ ПО СТОЛБЦАМ

Способ етробирования по столбцам более прост в аппаратур­ном исполнении, чем способ стробирования по строкам, однако он имеет ограничение в количестве обслуживаемых одним дешиф­ратором индикаторов. На рис. 4.6 представлена структурная схема устройства управления и индикации на БЦИ типа ЗЛС340А, основанная на стробировании по столбцам.


В данной схеме для простоты восприятия источником информации является клавиа­тура. В действительности же в большинстве случаев использова­ния индикаторных приборов источником информации являются в первую очередь системы — датчики информации (например, доплеровские измерители скорости, системы измерения темпера­турных режимов, измерители высоты и т. д.) или вычислительная машина, а уже во вторую очередь — клавиатура пульта управ­ления, используемая в качестве устройства ввода информации в аппаратурный комплекс для корректировки его работы.

В схеме наличие БЦИ условно показано пересечением шин столбцов и строк: предполагается, что в местах их пересечений установлены светоизлучающие диоды, например, соединенные ано­дами в столбцы, а катодами — в строки.

Схема функционирует следующим образом. Информация с кла­виатуры, представляющей собой наборное поле цифр, букв и зна­ков, через шифратор поступает в регистры памяти символов 1, 2, ..., N. Шифратор выполняет функцию преобразователя битовых сигналов с клавиатуры в шести- или семиразрядные коды симво­лов. Код символа поступает по сигналам счетчика выборки индика­тора последовательно на регистр памяти символа 1, по его запол­нении — в регистр памяти символа 2, затем в третий и т. д. По заполнении yV-ro регистра счетчик выборки индикатора пере­ключает выход шифратора снова на вход первого регистра памяти символа 1 и повторяет последовательность операций по вводу информации.

Счетчик управления перезаписи поочередно подает разреша­ющий сигнал на перезапись информации из регистров 1 — N в буферный регистр. Частота следования импульсов выходного сигнала счетчика управления выборкой столбцов в пять раз выше частоты счетчика перезаписи, что позволяет дешифратору выборки столбцов, входящему в состав генератора символов, пять раз выбирать последовательно столбцы индицируемого символа при неизменном коде символа в буферном регистре. После того как последний (пятый) столбец индицируемого симво­ла будет проиндицирован, счетчик управления перезаписи под­ключит на вход буферного регистра выход второго регистра памяти символа.


После индикации второго знакоместа подключа­ ются ко входам буферного регистра выходы следующего pernci ра памяти символа и т. д. Счетчик етробирования столбцов имеет модуль счета, равный K = 5N, где 5 — количество столбцов в ин­дикаторе; N — число знакомест в индикаторе. Счетчик етробиро­вания столбцов успевает последовательно опросить все столбцы всех индикаторов за один цикл опроса. При трех знакоместах в приборе отображения информации модуль счета этого счетчика будет равен 15.

Способ етробирования по столбцам применяется в устройст­вах отображения информации на одно или несколько знакомест. Количество знакомест зависит от среднего тока через светодиод и от максимально допустимого импульсного тока, т. е. от типа индикатора. Так, для индикаторов типа ЗЛС340А со средним током через светодиод 10 мА и максимальным импульсным током 300 мА максимальное число стробируемых столбцов 30 (или 6 знакомест).

Дальнейшее увеличение количества знакомест влечет за собой рост скважности возбуждающих импульсов и (для сохранения яркости свечения) импульсного тока, протекающего через СИД. При этом импульсный ток может превысить максимально допустимое значение или значение, за которым начинается снижение кванто­вого выхода полупроводникового материала. Для обеспечения светимости индикаторов без миганий на объектах, не подвержен­ных вибрациям, частота возобновления информации каждого столбца должна быть не менее 100 Гц.

Структурная схема может быть несколько изменена для при­менения в каждом частном случае. Так, структурная схема управления БЦИ способом стробирования по столбцам „ (см. рис. 4.6) при использовании ИПВ70А-4/5Х7К может быть реали­зована по схеме, приведенной на рис. 4.7.

Отличие в работе приведенной схемы от предыдущей заклю­чается в необходимости ввода информации для индикации в последовательном коде. В зависимости от допустимой тактовой частоты кода определяется максимально допустимое количество знакомест в устройстве отображения информации.



Допустимая тактовая частота кода определяется частотными характеристиками выбранных микросхем, использованных для обработки информации.



Рис. 4.6. Структурная схема устройства управления и индикации на основе буквенно-цифровых индикаторов (способ етробирования по столбцам)

В устройстве, структурная схема которого приведена на рис. 4.7, формирование кодов символов и запись их в регистры памяти аналогичны описанным выше. Далее коды символов из первого регистра памяти по сигналу из счетчика управления перезаписи подаются на вход генератора символов. Одновремен­но счетчик выборки столбцов формирует код первого столбца, по которому из генератора символов на преобразователь подается параллельный семиразрядный код первого столбца последнего (N-гo) в линейке индикаторов символа. Преобразователь, полу­чая информацию в параллельном коде, преобразует ее в последо­вательный код и по сигналам синхронизации, подаваемым на все индикаторы одновременно, вводит его в сдвиговый регистр перво­го ИПВ70А-4/5Х7К.

Если в устройстве отображения информации несколько че­тырехразрядных (четырехсимвольных) индикаторов, то выход первого ИПВ70А-4/5Х7К соединяется со входом второго, его выход — со входом третьего и т. д. Затем счетчик управления перезаписи подключит ко входу генератора символов код симво­ла со второго регистра памяти при неизменном состоянии счетчи­ка выборки столбца. При этом с выхода генератора символов код первого столбца (N — 1)-го символа через преобразователь запишется в сдвиговый регистр, проталкивая по регистру с частотой сигналов синхроимпульсов код первого столбца преды­дущего символа и т. д. до заполнения СР кодами первых столб­цов соответствующих символов. Указанная запись кодов происходит при наличии высокого логического уровня на входах гаше­ния индикаторов. При подаче на вход гашения низкого логиче­ского уровня напряжения включаются усилители-формирователи токов. Одновременно дешифратор столбцов по сигналу т задерж­ки и коду номера столбца через усилители тока столбцов под­ключит все первые столбцы индикаторов к источнику тока на время экспозиции.


В данном случае время экспозиции — это время включенного состояния индикаторов.



Рис. 4.7. Структурная схема устройства отображения информации с исполь­зованием в качестве индикатора приборов ИПВ70А-4/5Х7К

Далее происходит выборка и представление данных для вто­рого столбца и т. д., пока все пять столбцов символов не будут представлены на всех индикаторах. Затем процесс воспроизведе­ния символов на индикаторах будет повторяться с частотой, определенной генератором тактовых импульсов.

Обеспечение тепловых режимов работы индикаторов ИПВ70А-4/5Х7К. При разработке устройств отображения ин­формации с применением индикаторов типа ИПВ70А-4/5Х7К необходимо обратить внимание на обеспечение тепловых режи­мов его работы, так как при площади поверхности индикатора примерно в 6,7 см2 и относительно малом количестве выводов (12) выделяемая им мощность составляет 1,2 Вт. Примерно 60% потребляемой индикатором мощности расходуется на обес­печение работы встроенных микросхем управления, причем в большей степени объем потребляемой мощности и соотношение мощностей, расходуемых на микросхемы и СИД, зависят от среднего количества включенных и не включенных СИД и от соотношения времени записи и индикации информации, т. е. от скважности.

Средняя мощность рассеивания индикатора складывается из:

средней мощности, рассеиваемой логической частью схемы управления во время записи информации при напряжении на входе «гашение» индикатора Ur = 0,4 В;

средней мощности, рассеиваемой разрядами регистра, соот­ветствующими включенным элементам, при Uг = 2,4 В;

средней мощности, рассеиваемой разрядами регистра, соот­ветствующими не включенным элементам;

средней мощности, рассеиваемой включенными элементами и их формирователями тока.

Если обозначить через Iпот (при UГ = 0,4 В) и IП0Т (при Ur = = 2,4 В) ток потребления электронной частью индикатора при низком (0,4 В) и при высоком (2,4 В) логических уровнях сигна­ла на входе гашения индикатора; Uип — напряжение питания; Q — скважность; пк — среднее число включенных СИД; Iстб, Uстб — ток потребления и напряжение питания столбца, то после некоторых несложных преобразований мощность рассеивания ин­дикатора может быть представлена в виде



РD=Iпот(при Uг = 0,4 В) UHn+ [IПот(при Ur = 2A В) — I|10.,

(при Uг = 0,4В)] Uin*5nR/Q.35 + IcT6UcT6*5nR/Q*35.                           (4.1)

Следовательно, снижение мощности рассеивания индикатора может быть достигнуто тремя способами: уменьшением напряже­ния питания логической части индикатора до минимального допустимого значения, уменьшением напряжения питания столб­цов до минимального допустимого значения, увеличением скваж­ности. Уменьшение рассеиваемой мощности за счет уменьшения количества светящихся точек, естественно, неприемлемо, так как это влечет за собой разработку более примитивных шифров и ухудшение качества отображения информации. При разработке аппаратуры отображения информации необходимо обеспечить такой режим работы индикаторов, при котором температура корпуса не превышала бы 100° С (измеряется на выводе 1).

В соответствии с выводами разработчиков индикатора темпе­ратура корпуса индикатора Тк, тепловое сопротивление «корпус индикатора — окружающая среда» Rт, температура среды внутри аппаратуры отображения информации Tа, обусловленная сов­местным воздействием температуры окружающей среды и тепло­выделение элементов индикатора, связаны соотношением

TK = Ta + R,P.

Зависимость максимально допустимого значения теплового сопротивления Rт от Та при Р=1,2 Вт и Tк=100° С приведена на рис. 4.8. Для максимально допустимого значения Тя = 70° С Rт<25° С/Вт.

Зависимость максимально допустимой мощности рассеивания Р от температуры корпуса индикатора приведена на рис. 4.9.

 


Рис. 4.8. Зависимость теплового сопротивления «корпус — окру­жающая среда» от температуры окружающей среды прибора ИПВ70А-4/5Х7К

Рис. 4.9. Зависимость макси­мально допустимой мощности рассеивания от температуры корпуса индикатора ИПВ70А-4/5Х7К

Оценку электрических режимов эксплуатации в облегченных тепловых режимах следует проводить по графику рис. 1.9 и по (4.1) с учетом среднего количества включенных СИД, характер­ного для данного устройства.



Практические приемы улучшения тепловых режимов работы индикатора связаны с максимальным обеспечением теплоотвода от корпуса индикатора и его выводов. При установке индикаторов в разъемы необходимо увеличивать сечения контактных гнезд разъема и проводов электрического монтажа. При установ­ке индикаторов на печатные платы необходимо максимально увеличивать площадь металлизированных токоведущих дорожек печатной платы, использовать металлические теплоотводы, при­менять теплопроводящие пасты для улучшения теплового контак­та, а в ряде случаев и обдув охлажденным воздухом.

Существует еще один практический способ улучшения тепло­вых режимов работы индикаторов — снижение напряжения пи­тания СИД до минимальной яркости их свечения, обеспечиваю­щей безошибочность считывания в данных условиях работы дан­ного устройства.

4.5. УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ БУКВЕННО-ЦИФРОВЫХ ИНДИКАТОРОВ, УПРАВЛЯЕМЫХ СТРОБИРОВАНИЕМ ПО СТРОКАМ

Способ управления БЦИ стробированием по строкам обеспе­чивает работу при меньших импульсных токах. Действительно, независимо от количества индицируемых знакомест, ток через возбужденный светоизлучающий элемент практически всегда не больше чем в 7 — 8 раз превышает постоянный прямой макси­мально допустимый ток через элемент матрицы, так как скваж­ность стробирующих импульсов постоянна и равна 7. Это позво­ляет обеспечивать индикацию большего количества знаков при использовании одного дешифратора — генератора символов. На рис. 4.10 представлена структурная схема управления мат­ричных индикаторов способом стробирования по строкам.



Рис. 4.10. Структурная схема управления буквенно-цифровыми индикаторами (способ стробирования по строкам)

Как и в схеме управления БЦИ способом стробирования по столбцам, записанная с клавиатуры информация через шифра­тор по сигналам счетчика выборки индикаторов поочередно по­ступает на входы регистров памяти символов 1, 2, ..., N. После­довательная выборка информации сигналами счетчика управле­ния перезаписи их указанных регистров позволяет выводить из генератора символов информацию о состоянии первой строки первого, затем второго, третьего и т.


д. индикатора в регистры памяти строк соответствующего символа. Формирователи тока строк подготавливают цепь управления светодиодов со стороны генератора символов.

Счетчик стробирования строк, считающий по модулю 7, через формирователи токов строк замыкает контур протекания тока через СИД первых строк всех индикаторов, обеспечивая на них индикацию информации. Затем из генератора символов выби­рается информация о состоянии вторых строк всех индикаторов, она поочередно заносится в соответствующие регистры памяти строк. Счетчик стробирования строк через формирователи токов замыкает контур протекания токов через СИД вторых строк всех индикаторов, высвечивая на них информацию. Таким же обра­зом индицируется информация третьей, четвертой и т. д. строки. При частоте регенерации информации на каждой из строк 100 Гц индикация воспринимается без мельканий.

Однако необходимо учесть, что при создании устройств отоб­ражения информации с большим количеством знакомест (100 и более) приведенная выше схема управления индикаторами ста­новится неприемлема. Так, например, для индикаторов типа ЗЛС340А средний прямой ток через светодиод (Iпр) равен 10 мА, а время экспозиции (tэ,) составляет с учетом записи данных в буферные регистры 1/8 часть от периода кадра (tк). Следова­тельно, импульсный ток СИД (Iимп) должен быть равен 80 мА. Для расчетов импульсных токов в устройстве отображения ин­формации на 100 индикаторов будем считать, что одновременно светится каждый второй СИД, т. е. из 500 СИД в каждой из строк устройства светится 250. Тогда импульсный ток, который должны коммутировать формирователи (усилители) токов строк, будет равен

I =Iимп-250 = 0,08*250=20 А.

К источникам питания при переключении электрических цепей с таким током предъявляются достаточно жесткие требования по обеспечению допусков на выходные напряжения. Кроме того, в схемах возникают нежелательные явления, приводящие к сбоям информации, воспроизводимой на индикаторах. Сбои информа­ции возникают из-за значительных бросков тока в цепи питания индикаторов, которые через емкостные связи и общую шину пи­тания (корпус) передаются на источник питания логических схем, формирующих изображение на индикаторах.


Для исключе­ ния этого явления необходимо разрабатывать специальные схемы управления для устройств отображения информации на боль­шое количество знакомест.

 

4.6. ПРАКТИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ С БОЛЬШИМ КОЛИЧЕСТВОМ ЗНАКОМЕСТ НА ППИ ТИПА ЗЛС340А

В схеме, изображенной на рис. 4.11, представлен один из возможных вариантов связи индикаторов ЗЛС340А с внешним источником информации и способ подключения индикаторов, обеспечивающий коммутацию усилителя строк небольших токов.

В данном случае предполагается, что входная информация поступает в виде биполярного двоичного 32-разрядного кода. В этом виде передаются данные о воспроизводимых символах в виде семиразрядных кодов и о местоположении символов на поле индикаторов. При этом возможно кодирование двумя спосо­бами. Использование любого из способов определяется конкрет­ными задачами.

В табл. 4.2 и 4.3 представлены эти способы кодирования данных.

 

Таблица 4.2. Первый способ кодирования данных

Код данных

 Код адреса
Приз­нак чет­ности

 Резерв

 Код 3-го символа

 Код 2-го символа

 Код 1-го символа

 Местоположение символов на поле индикатора
32

 3130

 29282726252423

 222120191817

 161514131211109

 87654321
Таблица 4.3. Второй способ кодирования данных

Код данных

Код адреса

Приз­нак чет­ности

Дополнительные данные

Код 2-го символа

Код 1-го символа

№ линейки

Местополо­жение инди­катора в линейке

32

3130292827

26252423222120

19181716151413

1211109

87654321

Первый способ предпочтительнее в том случае, когда внешний источник данных (ЦВМ) имеет мало внешних потребителей. Ад­ресная часть входной информации содержит 8 разщщов, т. е. 256 комбинаций, для передачи данных. Например, на буквенно-цифровой индикатор, состоящий из 120 знакомест, потребуется 40 адресных комбинаций (в одном 32-разрядном информацион­ном слове передаются данные на 3 знакоместа).


Таким образом, первый способ кодирования подходит, если аналогичных потреби­телей у источника информации не более 8.



Рис. 4.11. Структурная схема устройства управления индикаторами типа ЗЛС340А

При большом числе потребителей предпочтительнее второй способ кодирования.

Обычно индикаторы размещаются в несколько линеек. Так, индикатор, состоящий из 120 знакомест, может быть размещен в 5 линеек по 24 знакоместа в линейке или 6 линеек по 20 знако­мест в линейке. Последнее размещение индикаторов приведено на рис. 4.12. Адресная часть при этом способе кодирования несет информацию только о местоположении двух символов в линейке, а номер линейки передается в коде данных. Следовательно, если в линейке 20 знакомест, то в адресной части будет задействова­но только 10 адресных комбинаций вместо 40 при первом способе кодирования.



Рис. 4.12. Размещение индикаторов на информационном поле в шесть строк по двадцать индикаторов в каждой

Так как схемное построение устройства управления индикато­рами не зависит от способа кодирования данных, то в приведен­ной схеме на рис. 4.11 представлен только второй способ кодиро­вания.

Код информации поступает на преобразователь, выполненный на ИМС 75АП002, которым он из биполярного преобразуется в униполярный последовательный код, сопровождаемый синхроим­пульсами (СИ). По отрицательным фронтам импульсов СИ последовательный код записывается в регистр. В соответствии с ГОСТ 18977-79 между 32-разрядными кодовыми посылками (словами) информации существует пауза, т. е. время, в течение которого информация не передается. Для обработки данных, записанных в регистр, необходимо определить паузу, которая го­ворит о том, что все 32 разряда информации записаны в регистр. По команде со схемы определения паузы дешифратор адреса расшифровывает адресную часть слова и три разряда данных (номер линейки).

При положительном анализе адреса с выхода дешифратора на формирователь сигналов управления подается код адреса ячейки оперативного запоминающего устройства (ОЗУ).


Однов­ ременно по команде со схемы определения паузы формирова­тель сигналов управления выдает на ОЗУ команду «Запись». По команде «Запись» и при наличии адреса код первого символа запишется в соответствующую ячейку ОЗУ. После этого по сигналу из генератора тактовых импульсов коммутатор данных подключит на вход данных ОЗУ код-второго символа, а дешиф­ратор адреса сформирует адрес новой ячейки ОЗУ, куда и запи­шется код второго символа.

Для сокращения объема электронного оборудования и для простоты преобразования произвольной адресной части входной информации в упорядоченную последовательность адресов для записи данных в ОЗУ в качестве дешифратора адреса целесооб­разно использовать программируемые ПЗУ, например 556РТ5 или 556РТ7. После записи поступивших кодов символов в ОЗУ формирователь сигналов управления переводит ОЗУ в режим считывания, а на его адресные входы подключает выход генера­тора тактовых импульсов. На время записи данных в ОЗУ гене­ратор тактовых импульсов блокируется сигналом с дешифратора адреса, поэтому код адреса на выходе генератора тактовых импульсов в это время не изменится.

После записи данных блокирующий сигнал с генератора так­товых импульсов снимается, а на вход ОЗУ поступает следую­щий по порядку адрес на считывание данных. В этом режиме из ОЗУ будут последовательно считываться записанные данные о кодах символов. Пусть поле полупроводниковых индикаторов содержит К линеек и N знакомест в линейке.

Цикл формирования и воспроизведения изображения начина­ется с формирования генератором тактовых импульсов импульса запуска. Одновременно с других выходов генератора тактовых импульсов через формирователь сигналов управления на адрес­ные входы ОЗУ подается код адреса, по которому записан код символа для первого знакоместа первой линейки индикаторов. Код соответствующего символа, считанный из ОЗУ, поступает на генератор символов, который может быть реализован на микро­схемах памяти 505-й серии со стандартными программами или на программируемых потребителем микросхемах.



Единственное требование к генератору символов состоит в том, что выходные данные для каждого символа должны быть собраны в виде семи наборов из пяти разрядов каждый. Генера­тор символов по данным из ОЗУ и коду строки (первой), посту­пившему из генератора тактовых импульсов, выдает в буферные накопители 5-разрядный код первой строки выбранного символа. В это время сдвиговый регистр сигналов записи по импульсу запуска и тактовому импульсу (ТИ) формирует на выходе 1 — 1 импульс записи, в результате 5-разрядный код будет запи­сан в буферный накопитель 1 — 1 (рис. 4.13).

Выходы буферного накопителя 1 — 1 через усилители тока под­ключены к шинам столбцов индикатора 1 — 1. Здесь и далее пер­вая цифра означает номер знакоместа в линейке, вторая цифра означает номер линейки. Одновременно сдвиговый регистр строк (см. рис. 4.11) на выходе 1 — 1 сформирует по сигналу импульса запуска и импульсу записи 1 — 1 импульс первой строки первой линейки, а первый триггер задержки установится в нулевое со­стояние (рис. 4.14). Далее код адреса на входе ОЗУ изменится на 1 и на генератор символов поступит код следующего символа, а код строки останется прежним. Следовательно, на выходе гене­ратора символов появится 5-разрядный код первой строки второ­го символа, который запишется в накопитель 2 — 1 по следующе­му импульсу записи. Импульсы записи формируются на каждую адресную комбинацию, поступающую на ОЗУ с генератора такто­вых импульсов, так как частота смены адреса совпадает с часто­той ТИ.

Коды символов первых строк аналогичным образом будут за­писаны с N буферных накопителей данных, т. е. для всех индика­торов первой линейки. После записи данных в N — 1 буферный накопитель первый триггер задержки установится в состояние 1 и импульс первой строки первой линейки пройдет через схему задержки и подключит через первый ключ шину первых строк первой линейки индикаторов к источнику питания. При этом за­горятся только те светодиоды первой строки, которым соответст­вует нулевое состояние разряда буферных накопителей.


Схема задержки обеспечивает подключение через ключи строк соответ­ствующей шины строк индикаторов к источнику питания только после записи данных во все буферные накопители соответствую­щей линейки.

На рис. 4.15 представлен один из вариантов принципиальной схемы подключения индикаторов типа ЗЛС340А. Предпола­гается, что в местах пересечения шин столбцов и строк установ­лены СИД, причем аноды СИД подключены к шинам столбцов, катоды — к шинам строк.

Работа приведенной схемы поясняется на примере включения только одного СИД в матрице размером 5X7. Код из генератора символов по импульсу записи запишется в регистр D1 (буферный накопитель данных). В данной схеме включенному состоянию СИД соответствует нулевой уровень на выходе регистра D1. При нулевом уровне на выходе D1 транзистор VТ1 (усилитель тока) откроется (R1 задает токовый режим транзистора VT1), напряже­ние источника питания подключится на аноды СИД, объединен­ных в первый столбец матриц. Одновременно на выходе регистра D2 (сдвигового регистра строк) формируется импульс седьмой строки и подается на вход D3 (схемы задержки). На второй вход D3 подается импульс с триггера задержки. При совпадении сигналов с регистра D2 и импульса с триггера задержки на выходе D3 появится нулевой уровень сигнала, которым откры­вается транзистор VТ-2. Резисторы R2 и R3 задают режим работы транзистора VТ2. Открытый транзистор VТ2 подключит напряже­ние источника питания к базе транзистора УТЛ (ключ строк). При открывании транзистора VT3 катоды СИД седьмой строки будут подключены к корпусу источника питания. При этом СИД, подключенный анодом к первому столбцу, а катодом к седьмой строке, загорится.



Рис. 4.13. Схема подключения поля из Л1 X Л полупроводниковых индикаторов типа ЗЛС340А



Рис. 4.14. Временная диаграмма формирования импульсов записи



Рис. 4.15. Схема подключения индикаторов ЗЛС340А

Токовый режим транзистора VT2 в приведенной схеме задан таким, что он обеспечивает одновременное включение до 16 клю­чей строк, т.


е. одновременно могут бы,., подключены к корпусу одноименные шины строк 16 индикаторов типа ЗЛС340А.

Далее из ОЗУ выводятся данные для второй линейки индика­тора, но при этом код строки на входе генератора символов ос­тается без изменения. При записи в буферный накопитель I — 25-разрядного кода символа для первой строки первого знакоместа второй линейки сдвиговый регистр по сигналу им­пульса записи 1 — 2 сформирует на выходе 1 — 2 импульс первой строки второй линейки, а второй триггер задержки установится в нулевое состояние. Когда будут записаны данные для второй линейки во все буферные накопители (с I — 2 по N — 2), схема задержки через ключи строк подключит к источнику питания пер­вую шину строк второй линейки индикаторов. Теперь загорятся СИД, соответствующие нулевым состояниям разрядов буферных накопителей первой строки второй линейки. Так, последовательно будут записаны данные в буферные накопители для первых строк третьей, четвертой, ..., К-й линеек, схема задержки подключит их к источнику питания.

После вывода данных для первых строк всех К линеек инди­каторов код адреса на входе ОЗУ снова будет первоначальный, т. е. вновь будет считан из ОЗУ код символа для первого знако­места первой линейки.



Рис. 4.16. Временная диаграмма формирования импульсов строк для поля инди­каторов из шести линеек

Разница будет лишь в том, что код выбора строки на вхиде генератора символов изменится на единицу (будет выбран;, вто­рая строка), а сдвиговый регистр строк через схему задержки и ключи строк будет поочередно, начиная с первой линейки, отклю­чать шины первых строк от источника питания и поочередно подключать к нему шины вторых строк, начиная с первой ли­нейки. Таким образом, теперь будут светиться СИД вторых строк с первой по K-ю линейку индикаторов. Далее код выбора строк на входе генератора символов последовательно переберет с третьей до седьмой строки, что позволит последовательно выб­рать и воспроизвести на светодиодных индикаторах полностью символы, считанные из ОЗУ.


Затем цикл вывода и воспроизведе­ния данных будет повторяться с частотой кадра, которая должна быть для объектов, подверженных вибрации, не менее 100 Гц.

Как видно, эта схема устройства управления индикаторами типа ЗЛС340А исключает переключение цепей с большими им­пульсными токами. В данном случае отключена всегда одна, например первая, строка четвертой линейки индикаторов, а остальные пять (рис. 4.16) по линии Л — А находятся под током. Это значит, что когда, например, записываются данные в буфер­ные регистры для первой строки четвертой линейки, она отключе­на от источника питания, а первые строки первой — третьей линеек и седьмые строки пятой-шестой линеек в это время под­ключены к источнику питания. Затем, когда будут записаны дан­ные в буферные регистры для N индикаторов первой строки чет­вертой линейки, она подключится к источнику питания и одно­временно отключится от источника питания седьмая строка пятой линейки.

Таким образом, при такой схеме управления источник пита­ния всегда имеет почти постоянную нагрузку. Разброс в нагрузке определяется только различным количеством включенных СИД в той или иной строке.

 

4.7. ПРАКТИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ С БОЛЬШИМ КОЛИЧЕСТВОМ ЗНАКОМЕСТ НА ППИ ТИПА ИПВ70А-4/5Х7К

Для практического применения индикатора ИПВ70А-4/5Х7К требуется его взаимодействие с внешним источником данных, с генератором символов и схемами, обеспечивающими регенерацию воспроизводимой информации. Структурная схема такого устрой­ства изображена на рис. 4.17. В данной схеме прием входных данных и преобразование их из биполярного последовательного кода в униполярный последовательный в преобразователе кода, запись и преобразование из последовательного в параллельный в регистре данных, а также определение паузы и дешифрация адреса осуществляются аналогично приведенному выше при опи­сании устройства управления индикаторами ЗЛС340А.

Недостатком предыдущей схемы является то, что при поступ­лении данных с низкой частотой на поле индикаторов становится заметна для глаза смена информации, утомляющая оператора.


Например, при поступлении данных с частотой 12 кГц в соответ­ствии с ГОСТ 18977-79 каждое информационное слово передает­ ся 32 разрядами, между информационными словами пауза не менее 4т, где т — период одного бита информации. При частоте передачи информации 12 кГц т = 80 мкс (для расчета паузу примем равной 8т). Предположим, что поле индикаторов содер­жит т знакомест (примем т = 300).

При кодировании данных вторым способом, приведенным в табл. 4.3, в каждом информационном слове передаются данные на два знакоместа. Следовательно, время ввода данных tв.д на все поле индикаторов составит

tв.д=(32 + 8)т(m/2); tв.д = 40.80(300/2) =0,48 с,

где (32+ 8) т — время передачи одного слова информации; m/2 — необходимое количество слов.

Как видно из расчета, смена информации будет свободно наблюдаться оператором, работающим с таким устройством. Если данные меняются часто, то изображение на поле индика­торов будет «плавающим». Устранение этого явления обеспечи­вается вводом в схему второго оперативно запоминающего уст­ройства, при этом поступающие данные записываются на все поле индикаторов, например в ОЗУ1, а со второго ОЗУ в это время считываются данные на индикаторы. После записи вход­ных данных на все поле индикаторов (на кадр) ОЗУ1 перево­дится в режим считывания, а ОЗУ2 в режим записи, т. е. теперь входные данные будут записываться в ОЗУ2. Для обеспечения поочередной записи данных в ОЗУ1 и ОЗУ2 в последнем инфор­мационном слове должна приходить от источника данных коман­да (признак) «Конец кадра».

В предлагаемой схеме (см. рис. 4.17) триггер конца кадра определяет, в какое из ОЗУ будет записываться поступающая от внешнего источника информация. Исходное состояние этого триггера произвольное, так как управление ОЗУ симметричное, поэтому безразлично, в какое из них будет начинаться запись информации. Предположим, триггер конца кадра находится в ну­левом состоянии, которому соответствует запись данных в ОЗУ!, а считывание — в ОЗУ2. В этом случае по нулевому сигналу триггера конца кадра коммутатор адресов ОЗУ подключит на адресный вход ОЗУ! выход дешифратора адреса, а на адресный вход ОЗУ2 — выход счетчика адресов.


Одновременно формиро­ ватель сигналов управления ОЗУ переведет ОЗУ! в режим запи­си, а ОЗУ2 — в режим считывания. Это состояние будет до тех пор, пока не придет во входных данных команда «Конец кадра» , (например, «1» в 29-м разряде информационного слова с послед­ним словом информации для данного кадра воспроизводимого изображения). По команде «Конец кадра» триггер конца кадра переключается в состояние 1. Коммутатор адресов ОЗУ по сигна­лу 1 с триггера конца кадров подключит на адресные входы ОЗУ! выход счетчиков адресов, а на адресные входы ОЗУ2 вход дешифратора адреса, при этом формирователь сигналов управления ОЗУ переведет ОЗУ! в режим считывания, а ОЗУ2 в режим записи. Таким образом, вновь поступающая от внеш­него датчика информация будет воспроизводиться на поле инди­каторов с задержкой (для примера, расчеты к которому приве­дены выше, на время, равное 0,48 с), но смена информации на индикаторах будет осуществляться с частотой смены кадров и не будет заметна оператору.

Считанная из ОЗУ! или ОЗУ2 информация в виде 7-разряд­ных кодов символов поступает на генератор символов, на кото­рый одновременно поступает код перебора адресов со счетчика делителя на 7. Под действием кода перебора адресов и кода символа генератор символов выдает семь 5-разрядных кодов, соответствующих изображаемому символу, которые поступают на коммутатор кодов символов. На управляющие входы коммута­тора со счетчика-делителя на 5 поступает код выбора столбца. Счетчик-делитель на 5 переключается по сигналу со счетчика адресов, который выдается один раз после перебора всех адре­сов ОЗУ.



Рис. 4.17. Структурная схема устройства отображения информации на пиликаторах типа ИПВ70А-4/5Х 7К

При первой кодовой комбинации на управляющих входах коммутатора кодов символов на вход сдвигового регистра ин­дикатора 1 — 1 ИПВ70А-4/5Х7К подключится первый выход генератора символов.

В данном случае кодировка ПЗУ генератора символов осу­ществляется таким образом, чтобы на первом выходе были зако­дированы первые столбцы всех символов, на втором — вторые и т.


д. до пятого. Такая кодировка генератора символов и использование коммутатора кодов символов вместо традиционно­го сдвигового регистра с параллельным входом и последователь­ным выходом позволяет непрерывно считывать данные из генера­тора символов, так как не требуется потеря одного такта на запись параллельного кода столбца из генератора символов в сдвиговый регистр с параллельным входом и последовательным выходом. Затем данные выталкиваются в последовательном коде в сдвиговые регистры индикаторов ИПВ70А-4/5Х 7К.

При построении схемы адресации ОЗУ необходимо учесть, что первым выбирается для представления символ, расположен­ный в крайнем правом положении первой линейки индикаторов. Пусть поле индикаторов содержит К линеек индикаторов по N знакомест в каждой линейке. Первая цифра в схеме (см. рис. 4.17) обозначает номер линейки, а вторая — номер знако­места в линейке.

Код первого столбца с выхода коммутатора кодов для N-го знакоместа первой линейки поступает одновременно на входы сдвиговых регистров индикаторов 1 — 1, 1 — 2, ..., 1 — К, однако записывается он только в сдвиговый регистр первого индикатора первой линейки, так как только на индикаторы пер­вой линейки поступают в этот момент тактовые импульсы с формирователя тактовых импульсов. При последовательном пере­боре адресов на адресных входах ОЗУ1 коды первых столбцов с выхода генератора символов через коммутатор последовательно будут проталкиваться в сдвиговые регистры индикаторов 2 — 1 и т. д. до индикатора N — 1.

После этого формирователь тактовых импульсов отключит тактовые импульсы от входов индикаторов первой линейки и подключит их ко входам индикаторов второй линейки. Одновре­менно по сигналам с формирователя импульсов запуска ждущего мультивибратора и тактовым импульсам столбцов со второго инвертора на выходе 1 — 1 (здесь первая цифра означает номер столбца индикаторов, а вторая — номер линейки индикаторов) сдвигового регистра столбцов сформируется единичный сигнал импульса столбца.



Этот сигнал через усилители сигналов столбцов подключит первые столбцы всех индикаторов первой линейки к источнику питания. Теперь информация, присутствующая в сдвиговых ре­гистрах первой линейки, будет отображена на первых столбцах первой линейки индикаторов в течение времени индикации. На рис. 4.18 представлена временная диаграмма формирования импульсов столбцов.



Рис. 4.18. Временная диаграмма формирования импульсов столбцов

В это время будет записываться информация для первых столбцов индикаторов в сдвиговые регистры индикаторов второй линейки.

После записи информации для первых столбцов во все сдви­говые регистры индикаторов второй линейки формирователь тактовых импульсов отключит тактовые импульсы от индикаторов второй линейки и подключит их к индикаторам третьей линейки. В то же время сдвиговый регистр столбцов подключит через усилители сигналов столбцов первые столбцы второй линейки к источнику питания.



Рис. 4.19. Схема ждущего мультивибратора на ИМС 133АГЗ

Аналогично запись информации и подключение первых столб­цов к источнику питания будет проходить по K-ю линейку инди­каторов включительно. Далее сдвиговый регистр столбцов отклю­чит от источника питания первые столбцы индикаторов первой линейки, а формирователь тактовых импульсов подключит такто­вые импульсы на входы индикаторов первой линейки. Одновре­менно счетчик-делитель на 5 изменит свое состояние на 1, а код адресов на входе ОЗУ1 установится в первоначальное состояние.



Рис. 4.20. Временная диаграмма формирования импульсов первых столбцов всех линеек при различных положениях потенциометра «Яркость»:

а максимальная яркость; б промежуточная яркость; в минимапьная яркость

По кодовой комбинации со счетчика-делителя на 5 коммута­тор кодов символов подключит второй выход генератора симво­лов ко входам сдвиговых регистров индикаторов. Теперь, повто­ряя перебор адресов на входе ОЗУ1, с выхода генератора симво­лов будет считываться информация для вторых столбцов индика­торов первой линейки.


После записи информации для вторых столбцов первой линейки сдвиговый регистр подключит вторые столбцы первой линейки индикаторов к источнику питания, а первые столбцы второй линейки индикаторов отключит от источника питания и т. д. Этот процесс записи информации в сдвиговые регистры индикаторов и подключение соответствую­щих столбцов индикаторов к источнику питания аналогично будет осуществляться для вторых столбцов третьей — K-и линеек индикаторов.

Далее весь цикл ввода данных в сдвиговые регистры и их отображение на индикаторах повторяется с частотой кадра.

Для обеспечения работы устройства при различных усло­виях внешней освещенности в схеме предусмотрено регулирова­ние яркости за счет широтно-импульсной модуляции импульсов столбцов. Принцип работы схемы регулирования яркости заклю­чается в следующем. Ждущий мультивибратор (рис. 4.19), со­бранный на ИМС 133АГЗ, по сигналам с формирователя им­пульса запуска формирует импульс определенной длительности. Длительность этого сигнала зависит от емкости конденсаторов и сопротивления потенциометра «Яркость». Приведенная на рис. 4.19 схемная реализация ждущего мультивибратора обес­печивает максимальную длительность выходного импульса до 750 мкс. Максимальная длительность выходного сигнала жду­щего мультивибратора должна быть равной или незначительно превышать максимальную длительность импульса столбца, она определяется емкостью конденсатора С1 и сопротивлениями ре­зисторов R2 и R3. При этом потенциометр К-л устанавливается в положение максимального сопротивления. Здесь резистор R? обеспечивает минимальную заданную яркость свечения инди­каторов при минимальном R3.

Выходной сигнал со ждущего мультивибратора поступает на схему И, на второй вход которой поступает сигнал с форми­рователя импульса запуска. Выходной сигнал схемы И является импульсом запуска сдвигового регистра столбцов. Длительность выходных сигналов сдвигового регистра столбцов зависит от длительности импульса запуска (см.


рис. 4.18), максимальное значение которой определяется сигналом с формирователя им­пульсов запуска, а промежуточные значения зависят от длитель­ности импульсов с выхода ждущего мультивибратора. На рис. 4.20 для простоты пояснения представлена временная диаграмма формирователя только импульсов первых столбцов для поля индикаторов, состоящего из шести линеек, при различных поло­жениях потенциометра «Яркость».

Как видно из временной диаграммы, длительность выходных сигналов сдвигового pегистра столбцов изменяется дискретно с периодом тактовой частоты сдвигового регистра столбцов. Так как в данном примере длительность максимального импульса запуска равна шести периодам тактовой частоты, то число градаций яркости будет равным пяти при условии, что минималь­ной яркости соответствует длительность импульса столбцов, рав­ная одному периоду тактовых импульсов.

В этой схеме управления индикаторами ИПВ70А-4/5Х7К, в отличие от приведенной на рис. 4.17, ввод данных в сдвиговые регистры индикаторов и подключение соответствующих столб­цов индикаторов к источнику питании осуществляются с пере­крытием во времени, т. е. когда вводятся данные, например, для вторых столбцов первой линейки индикаторов светодиоды первых столбцов второй — K-и линеек индикаторов подключены к источнику питания. Следовательно, время включенного состоя­ния светодиодов увеличено за счет уменьшения в К раз времени ввода данных в сдвиговые регистры индикаторов. Можно также, не уменьшая времени ввода данных, в К раз уменьшить такто­вую частоту ввода данных. Такой принцип ввода данных и под­ключение столбцов индикаторов к источнику питания целесо­образно применять когда:

количество знакомест более 100;

используются индикаторы при высокой внешней освещенно­сти, так как увеличено время включенного состояния светодио­дов, а следовательно, больше яркость свечения индикаторов;

ограничена частота записи данных в сдвиговые регистры индикаторов (выполненные на КМОП-структуре).



 

4.8. СХЕМА ИНТЕРФЕЙСА ДЛЯ ИНДИКАТОРОВ ТИПА ИПВ70А-4/5Х7К

Рассмотренная в предыдущей схеме связь индикаторов ИПВ70А-4/5Х7К. с внешним источником информации имеет недостаток, заключающийся в том, что данные от внешнего источника должны поступать для всего поля индикаторов в каж­дой новой посылке, даже если они меняются незначительно. В этом легко убедиться на примере. Допустим, на поле инди­каторов представлена информация, которая записана в ОЗУ1; в следующей посылке необходимо изменить информацию только на первой линейке индикаторов. Эта посылка данных будет за­писана в ОЗУ2. После записи в ОЗУ2 эта информация инди­цируется на поле индикаторов. Далее в последующей посылке изменится информация на третьей линейке индикаторов, а на всех остальных останется неизменной, поэтому не выдается дат­чиком информации. После записи последней посылки в ОЗУ1 она отображается на индикаторах и оказывается, что предыду­щая посылка данных для первой линейки была записана в ОЗУ2 и отсутствует в ОЗУ!, следовательно, она не будет воепроизведена на поле индикаторов, т. е. информация будет по­теряна. Вывод данных на все поле индикаторов в каждой по­сылке необоснованно загружает внешний источник, особенно при передаче больших массивов информации, т. е. при большом количестве знакомест на поле индикаторов.



Рис. 4.21. Структурная схема интерфейса для индикаторов тина ИПВ70Л-4/5Х 7К

Структурная схема интерфейса для индикаторов типа ИПВ70А-4/5Х7К, представленная на рис. 4.21, позволяет иск­лючить потерю информации при поступлении от внешнего ис­точника только меняющихся данных.

Здесь, как и в предыдущей схеме, осуществляется преобра­зование биполярного последовательного кода в униполярный последовательный код в преобразователе кода, затем запись его в регистр данных, дешифрация адреса и переключение триггера конца кадра по команде от внешнего источника, поэтому под­робное описание не приводится. Отличие этой схемы от преды­дущей заключается лишь в схеме подключения ОЗУ.


В обеих схемах два ОЗУ, но запись информации с коммутатора данных в последней схеме производится только в ОЗУ1. В схеме интер­фейса (рис. 4.21) ОЗУ1 почти все время находится в режиме записи, а ОЗУ2 в режиме считывания. По окончании записи посылки данных в ОЗУ1 в последнем слове данных поступает от источника команда «Конец кадра», по которой триггер конца кадра выдает сигнал на коммутатор адресов и формирователь сигналов управления. Коммутатор адресов отключит выход дешифратора адреса от адресных входов ОЗУ1 и подключит на его входы выход счетчика адресов. На адресные входы ОЗУ2 будет по-прежнему поступать код со счетчика адресов, т. е. в данном режиме на ОЗУ] и ОЗУ2 будут поступать одни и те же адреса. Формирователь сигналов управления приведет ОЗУ1 в режим считывания, а ОЗУ2 в режим записи. Далее, считы­ваемая из ОЗУ1 информация в виде 7-разрядных кодов симво­лов поступает на генератор символов и на вход данных ОЗУ2. Так как ОЗУ2 находится в режиме записи, то информация из ОЗУ1 будет полностью переписана в ОЗУ2 по тем же адресам. После считывания всего массива данных из ОЗУ1 счетчик ад­ресов выдает сигнал, по которому триггер конца кадра пере­ключится в исходное состояние, а следовательно, коммутатор адресов вновь подключит выход дешифратора адреса к адресным входам ОЗУ!, отключив их от выходов счетчика адресов. Одно­временно формирователь сигналов управления переведет ОЗУ1 в режим записи, а ОЗУ2 в режим считывания. Такой способ организации записи и считывания данных из ОЗУ позволяет исключить потерю информации. Дальнейшая работа схемы ана­логична описанной в § 4.6, поэтому здесь не приводится.

 

4.9. ПРИМЕНЕНИЕ БУКВЕННО-ЦИФРОВЫХ ИНДИКАТОРОВ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МНОГОРЕЖИМНЫХ ПУЛЬТОВ УПРАВЛЕНИЯ

В § 3.5 рассмотрены некоторые вопросы проектирования структурных схем пультов управления изолированно от интерье­ра аппаратурного комплекса, в отрыве от всей системы отобра­жения информации.

Весь комплекс пультов управления в системе отображения информации выполняет задачу индикации информации по полу­ченным из вычислительной системы данным и выдачи реакции на них оператора, т.


е. результатов трансформации в электри­ ческие сигналы воздействия оператора на органы управления.

Использование для целей индикации полупроводниковых БЦИ позволило предложить ряд новых нетрадиционных решений для объектов с ограниченными площадями приборных досок и ограниченным временем реагирования на поступившую инфор­мацию.

В сложных аппаратурных комплексах каждый из режимов работы обслуживается своим специализированным пультом управления. Это объясняется тем, что на каждом из коммута­ционных элементов пульта (переключателе, кнопке-табло, тумб­лере) существует надпись (гравировка) с наименованием пара­метра. При воздействии оператора на любой коммутационный элемент наборного поля параметров пульта по надписи опера­тор знает наименование параметра, высвечиваемого на индика­торах, т. е. память на наименование параметра у режимных пультов управления — постоянная.

Количество режимных пультов растет с ростом сложности аппаратурного комплекса, с ростом количества режимов. При этом оператор работает в каждом режиме с одним пультом, обслуживающим именно этот режим, остальные пульты ему не нужны, они загружают его внимание сменой информации на них. Кроме того, большое количество пультов невозможно разместить в зонах удобной работы с ними. Поэтому появление информации на пульте может быть не сразу локализовано, не сразу может последовать реакция оператора.



Рис. 4.22. Внешний вид кнопки-табло с использованием буквенно-цифровых индикаторов для обеспечения опера­тивной памяти на наименование па­раметра. Рядом размещен свето­фильтр, обеспечивающий повышение контрастности



Рис. 4.23. Внешний вид многорежимного пульта управления

Применение БЦИ позволяет разработать кнопки-табло со встроенными в них индикаторами типа ЗЛС340А или ИПВ70А-4/5 Х7К и в зависимости от режима работы изменять наимено­вания на кнопках-табло. На рис. 4.22 представлен вариант такой кнопки-табло. Указанное техническое решение позволяет разра­ботать пульт управления, где на лицевой панели:



информационное поле индикаторов;

наборное поле цифр (для ввода в комплекс цифровых зна­чений параметров);

наборное поле переключателей режимов ( для включения того или иного режима работы комплекса);

наборное поле параметров (кнолок-табло с размещенными в них БЦИ, т. е. кнопок-табло с оперативной памятью на наиме­нование параметра).

На рис. 4.23 представлен внешний вид многорежимного пуль­та управления. Работа такого пульта протекает следующим образом. Оператор переключателем режима включает выбран­ный им режим работы комплекса. При этом на кнопках-табло с размещенными в них БЦИ высветятся наименования (вместо гравировок на обычных кнопках-табло), соответствующие вы­бранному режиму. Воздействуя на эти кнопки-табло оператор вызывает на индикацию значения параметров, присущих наиме­нованиям кнопок-табло. При переходе на другой режим работы, который выбирается оператором нажатием другой режимной кнопки-табло, на кнопках-табло с БЦИ загорятся новые наиме­нования (надписи), соответствующие выбранному параметру.

Применение такого многорежимного пульта управления (МПУ) позволяет обслужить несколько развязанных во времени режимов работы комплекса электронным оборудованием и инди­каторами одного пульта управления. Кроме экономической целе­сообразности использования одного пульта вместо 8 — 10 ре­жимных пультов использование многорежимных пультов позво­ляет резко сократить занимаемую пультами площадь приборной доски, позволяет также разместить один такой пульт в месте удобной работы с ним.

Идея многорежимности может быть реализована по-дру­гому. Информационное поле БЦИ по сторонам обрамляется режимными кнопками-табло. Работа с таким многорежимным пультом протекает следующим образом. На экране информаци­онного поля вблизи его границ на БЦИ высвечиваются наиме­нования режимов или параметров. Воздействием оператора на одну из кнопок-табло, расположенную рядом с нужной надписью на экране, вызывается на информационное поле пульта развер­нутая информация по данному вопросу.


Смена режимов произ­ водится воздействием оператора на другие кнопки-табло выбора режимов.

 

4.10. СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ГРАФИЧЕСКИМИ ИНДИКАТОРАМИ

Существующие буквенно-цифровые индикаторы позволяют индицировать большое количество разнообразных символов. Не­достатком этих индикаторов является наличие нерабочего поля на их лицевой панели, обращенной к оператору. У буквенно-цифровых индикаторов типа АЛС340А нерабочее поле состав­ляет 50 — 55%, а у ИПВ70А-4/5Х7К — примерно 80% площади лицевой панели индикаторного прибора. Наличие нерабочего поля не позволяет индицировать графическую информацию, т. е. создавать экранные индикаторы.

Достаточно высокая стоимость полупроводниковых материа­лов в ближайшем будущем, видимо, не позволит создать эк­ранные индикаторы группового и коллективного пользования на их основе.

Для создания экранных индикаторов индивидуального поль­зования и индикаторов типа «бегущей строки» разработаны графические индикаторы, состоящие из 64 (8X8) светящихся элементов. Светодиоды в индикаторе соединены по вертикали и по горизонтали в столбцы и строки одноименными вывода­ми. Такие индикаторы позволяют создавать экранные дисплеи без потери шага размещения светящихся элементов. Выпуска­ются индикаторы ЗЛС347А, ИПГ02А-8Х8Л, ИПГОЗА-8Х8К, ИПГ05А-8Х8Л, .ИПГ06А-8Х8К, а также АЛС347А КИПГ02А-8Х8Л, КИПГОЗА-8Х8К, КИПГ05А-8Х8Л, КИПГ06А-8Х8К. Для управления ими могут быть использованы микросхемы 514ИР2А, 514ИР2Б и К514ЙР2А, К514ИР2Б.

Таблица 4.4. Таблица истинности ИМС 514ИР2А, 514ИР2Б, К514ИР2А, К514ИР2Б

Входы

 Выходы
X2

 X1

 X3

 Y,

 Y2

 Y3

 Y4

 Y5

 Х6

 Y7

 Y8

 Y9
Выводы микросхемы

15

 16

 3

 13

 12

 1 1

 10

 7

 6

 5

 4

 2
!

 1

 1

 X

 X

 X

 X

 X

 X

 X

 X

 X
0

 X

 1

 0

 X

 X

 X

 X

 X

 X

 X

 X
1

 0

 1

 0

 X

 X

 X

 X

 X

 X

 X

 X
0

 X

 1

 1

 0

 X

 X

 X

 X

 X

 X

 X
1

 0

 1

 1

 0

 X

 X

 X

 X

 X

 X

 X
0

 X

 1

 1

 1

 0

 X

 X

 X

 X

 X

 X
1

 0

 1

 1

 1

 0

 X

 X

 X

 X

 X

 X
0

 X

 1

 1

 1

 1

 0

 X

 X

 X

 X

 X
1

 0

 1

 1

 1

 1

 0

 X

 X

 X

 X

 X
0

 X

 1

 1

 1

 1

 1

 0

 X

 X

 X

 X
1

 0

 1

 1

 1

 1

 1

 0

 X

 X

 X

 X
0

 X

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 0

 X

 X

 X
1

 0

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 0

 X

 X

 X
0

 X

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 0

 X

 X
1

 0

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 0

 X

 X
0

 X

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 0

 X
1

 0

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 0

 X
0

 X

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 0
1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 0
0

 X

 1

 0

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1
X

 X

 0

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1
1

 1

 1

 0

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1
0

 X

 1

 0

 0

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1
1

 1

 1

 0

 0

 1

 1

 1

 1

 1

 1

 1
0

 X

 1

 0

 0

 0

 1

 1

 1

 1

 1

 1
1

 1

 1

 0

 0

 0

 1

 1

 1

 1

 1

 1
0

 X

 1

 0

 0

 0

 0

 1

 1

 1

 1

 1
I

 1

 1

 0

 0

 0

 0

 1

 1

 1

 1

 1
0

 X

 1

 0

 0

 0

 0

 0

 1

 1

 1

 1
1

 1

 1

 0

 0

 0

 0

 0

 1

 1

 1

 1
0

 X

 1

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 1

 1

 1
1

 1

 1

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 1

 1

 1
0

 X

 1

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 1

 1
1

 1

 1

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 1

 1
0

 X

 1

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 1
1

 1

 1

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 1
0

 X

 1

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 0
1

 1

 1

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 0

 0
X

 X

 0

 1

 1

 1

 1

 1

  

 1

 1

 0



Примечания: 1. Свечению индикатора соответствует состояние логического пуля на выходе.

2. Знаку X соответствует безразличное логическое состояние.

3. Х1 — информационный вход по последовательному коду, Х2 — вход тактирова­ния, Х3 — вход гашения.

4. Выходы Y1 — Y8 — параллельные выводы разрядов регистра, выход Y9 — выход последовательного кода.

Выше приведена таблица истинности микросхем 514ИР2А 514ИР2Б, К514ИР2А, К514ИР2Б (табл. 4.4).



Рис. 4.24. Структурная схема подключения ИМС 514ИР2А, К514ИР2Л к полупро­водниковым индикаторам типа ЗЛС347А, АЛС347А (n — число полупроводни­ковых матриц 8X8 элементов в группе)

Варианты исполнения по индексу 2А и 2Б отличаются зна­чениями граничной частоты следования импульсов записи инфор­мации в сдвиговый регистр и тактирования: для варианта испол­нения 2А — 2 МГц, для варианта исполнения 2Б — 4 МГц.

Указанные микросхемы могут быть использованы и для управления буквенно-цифровыми индикаторами ЗЛС340А и АЛС340А.



Рис. 4.25. Принципиальная схема подключения ИМС типа 514ИР2А к полупроводниковым индикаторам типа ЗЛС347А ((Уинд — напряжение питания индикаторов, равное 4 — 5 В)

Структурная схема подключения ИМС типа 514ИР2А и К514ИР2А к графическим полупроводниковым индикаторам типа ЗЛС347А и АЛС347А приведена на рис. 4.24.

Как видно из представленной схемы, для управления группой из n индикаторов необходимы: n+1 микросхема 514ИР2А или К514ИР2А и ключи для подключения соответствующих строк индикаторов к источнику питания. Количество ключей опреде­ляется количеством строк в индикаторе, в данном случае их восемь. При этом количество индикаторов, подключенных к одному ключу, определяется нагрузочной способностью ключа. При выборе транзистора для ключа необходимо учитывать, что максимальный импульсный ток в строке одного индикатора мо­жет быть 704 мА, так как выходной формирователь тока ИМС 514ИР2А и К514ИР2А пропускает максимальный импульсный ток 88 мА, а в каждой строке индикаторов ЗЛС347А и АЛС347А может быть включено восемь светодиодов.



На рис. 4.25 представлена принципиальная схема подклю­чения ИМС 514ИР2А к индикаторам ЗЛС347А.

Работа схемы заключается в следующем. На информацион­ный вход di подается 8-разрядный последовательный код пер­ вой строки воспроизводимого символа для Н'п-го (последнего) индикатора. Этот код по тактовым сигналам ТИ1 запишется в ИМС di. Затем на информационный вход D1 поступает код строки для Nn-1-гo индикатора и по тактовым импульсам этот код запишется в ИМС D1, а код строки для Hn-го индикатора перепишется в D2, так как выход D1 соединен со входом D2 и т. д. Процесс записи кодов строк должен продолжаться до записи кодов для первой строки всех n индикаторов. После этого на информационный вход Dn+1 поступает импульс запуска длительностью не более одного периода тактовой частоты ТИ2. По импульсу тактовой частоты ТИ2 первый разряд Dn+1 устано­вится в нулевое состояние и транзистор V1 откроется, под­ключив к источнику питания первые строки всех n индикаторов. При этом загорятся те светодиоды, которым соответствуют нуле­вые состояния на выходах D1 — Dn. Далее после экспозиции в ИМС D1 — Dn аналогично записывается код данных для второй строки всех индикаторов. После этого по тактовому импульсу ТИ2 записанный в первый разряд Dn+1 ноль перепишется во второй разряд, а так как на входе импульса запуска нет, то пер­вый разряд установится в единичное состояние. Таким образом, первая строка светодиодов будет отключена от источника пи­тания, а светодиоды второй строки подключаются к источнику питания. В результате светодиоды второй строки будут находить­ся во включенном состоянии.

Далее процесс записи данных в D1 — Dn и подключение по­следующих строк светодиодов в индикаторах Н1 — Нп к источ­нику питания будет повторяться. После воспроизведения данных

на последней восьмой строке индикаторов и записи в D1 — Dn данных для первой строки на информационный вход Dn+1 посту­пит опять импульс запуска, который запишется в первый разряд Dn+1 по тактовому импульсу ТИ2.

Содержание раздела