Уплотнение сигналов в многоразрядных семисегментных индикаторах на микроконтроллере

March 28, 2014 by admin Комментировать »

Использовать линии MK исключительно для светодиодной индикации — это роскошь, которую можно себе позволить, если имеется очень много свободных линий портов. В противном случае следует рассмотреть вопрос о переходе на связку, состоящую из двух и более MK, один из которых будет заниматься исключительно индикацией.

Альтернативный вариант — вспомнить о методах уплотнения сигналов, подаваемых на индикаторы. Для этого обычно применяют дополнительные микросхемы средней степени интеграции, в частности, регистры, счётчики, преобразователи кодов, дешифраторы. Ещё одним плюсом такого решения может стать повышенная нагрузочная способность логических микросхем, что разгружает линии портов MK (Рис. 2.26, a…K),

Рис. 2.26. Схемы уплотнения сигналов для многоразрядных семисегментных индикаторов

{начало): О

а) сокращение числа задействованных линий MK с помощью сдвигового регистра DD1 (замена — CD4094BE, КР1561ПР1). На верхних выходах MK формируется «бегущая единица», но с микросекундными паузами, чтобы успевал смениться код очередной цифры/символа на нижних линиях MK. Информация в сдвиговый регистр DD1 вводится по линии «D» последовательно во времени за 8 тактов, сообразуясь с сигналами на линиях «S» (строб), «С» (синхро). Максимальная длительность «полки» ВЫСОКОГО уровня «бегущей единицы» определяется по формуле Г,[мс] = ЮОО/( 0[Гц] Л9, где F0 — частота обновления данных, N— число каналов. Например, при N= 2 и частоте F0= 16 Гц длительность Тх должна быть не более 31 мс;

б) аналогично Рис. 2.26, а, но с другим сдвиговым регистром DD1 (замена — КР1533ИР24) и с другими названиями управляющих сигналов: «Е2» (строб), «СР» (синхро);

в) аналогично Рис. 2.26, а, но с другим сдвиговым регистром DD1 (замена — 74HC164) и с отсутствием сигнала стробирования, что непринципиально;

г) аналогично Рис. 2.26, в, но с другим сдвиговым регистром DD1 (замена — КР1533ИР13) и с другим названием сигнала ввода данных «DR»; О

О Рис. 2.26. Схемы уплотнения сигналов для многоразрядных семисегментных индикаторов

(продолжение):

д) микросхема DD1 — это преобразователь двоично-десятичного кода в семисегментный. НИЗКИМ уровнем на входе «К» можно для проверки зажечь все сегменты. В эмиттеры транзисторных ключей VT1…VTn иногда включают диод VD1. Он снижает общее напряжение на индикаторах HG1..HGn, чтобы предотвратить нежелательную подсветку «погашеных» сегментов. Такая ситуация может возникнуть, если верхние линии MK нагружены ещё и на другие цепи;

е) простейшая схема уплотнения, когда от верхней линии MK поочерёдно включаются два индикатора HG1, HG2. В такт с ними на восьми информационных выходах МК  должны выставляться коды символов. Противофазность обеспечивает инвертор на транзисторе VT1\ О

О Рис. 2.26. Схемы уплотнения сигналовдля многоразрядных семисегментных индикаторов

(продолжение):

ж) дешифратор DD1 решает две задачи: сокращает число требуемых линий MK c7 до 3, а также увеличивает нагрузочную способность, поскольку имеет выходы с открытым коллектором. Логика работы. Выставить на трёх верхних линиях MK код 111, что соответствует полному гашению всех знакомест индикатора HG1, т.к. активизируется канал «7» микросхемы DD1, который «висит в воздухе». Далее установить на восьми нижних линиях MK код высвечиваемого символа в первом знакоместе индикатора HG1 Выставить на трёх верхних выходах MK код 000 (активизируется канал «0» микросхемы DD1), выждать время 8…30 мс для индикации. Вновь погасить индикатор установкой кода 111 и повторить процедурудля следующего знакоместа и т.д.;

з) дешифратор DD1 расширяет число каналов до 10. Регистр хранения ШХ2увеличиваетдоптимый импульсный ток через сегменты индикатора HG1. Логика работы. Выставить на нижнем выходе MK НИЗКИЙ уровень, выждать время 6…30 мс для индикации. Выставить на восьми средних линиях MK код символа для знакоместа «0». Выставить на нижнем выходе MK ВЫСОКИЙ уровень. Выставить номер знакоместа «0» (код 0000 на верхних выходах MK). Выставить на нижнем выходе MK НИЗКИЙ уровень и повторить процедуру заново, но уже для знакоместа «1» и т.д. Резистор R9 важен в момент рестарта MK. Он принудительно переводит все выходы регистра ШХ2в2-состояние, предотвращая случайные показания на индикаторе HG1\ О

О Рис. 2.26. Схемы уплотнения сигналов для многоразрядных семисегментных индикаторов

(продолжение):

з)          схема П. Гуссенса. Сдвиговые регистры DD1…DDn соединяются последовательно через выходы переноса «Р» и входы «D». Информация во все индикаторы HG1..HGn заносится последовательно во времени общим блоком «единиц/нулей». Преимущество — статическая индикация, не создающая динамических импульсных помех. Регистры DD1…DDn можно заменить дешифраторами 74HC595, но только надо учесть другую цоколевку их выводов;

ж)        семисегментный дешифратор DD1 имеет маломощные выходы с «открытым эмиттером». Для увеличения тока используются семь параллельных цепочек, состоящих из транзисторов VT1… VTn и резисторов R1…Rn. На линиях MK формируется «бегущая единица», но с небольшими (микросекунды) паузами, чтобы успел смениться двоичный код очередного индицируемого символа на четырёх входах дешифратора DD1\ О

О Рис. 2.26. Схемы уплотнения сигналовдля многоразрядных семисегментных индикаторов

{окончание):

к) двухкратное уплотнение информации за счёт применения двух параллельных регистров хранения DD1, DD2. Логика работы. MK выставляет на линиях «а»…«Ь» код, соответствующий погашенному состоянию знакоместа. Импульсом положительной полярности с верхнего выхода MK этот код вводится в регистр DD2. Далее выставляется на линиях «a»…«h» номер знакоместа «0» и вводится в регистр DD1 с нижнего выхода MK. Выдерживается пауза на время индикации 8…30 мс. Снова выставляется на линиях «а»…«Ь» код, соответствующий погашенному состоянию знакоместа, повторяется процедура для знакоместа «1» и т.д. Резистор R9 переводит все выходы регистра DD1 в Z-состояние при рестарте MK, чтобы в этот момент не было ложных показаний на индикаторе HG1.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты