 |
Динамический способ управления индикатором
|
|
|
|
Матричный индикатор
Матричный индикатор — устройство отображения информации, элементы отображения которого сгруппированы по строкам и столбцам. Матричный индикатор относится к знакосинтезирующим цифро-буквенным индикаторам и предназначен для отображения информации в виде букв, цифр, математических и специальных знаков, знаков препинания, мнемонических символов. Матричным индикатором считается устройство, объединенное в законченном конструктиве - корпусе. В отличие от мониторов, дисплеев или экранов, матричным индикатором принято считать устройство с относительно небольшим количеством пикселей, или устройство, предназначенное для вывода одного или нескольких символов, хотя граница довольно размыта.
Внешний вид индикатора
Исходя из определения, матричный индикатор имеет два и более рядов и два и более столбцов однотипных элементов отображения (точек, пикселей) с индивидуальным управлением. Практическое применение имеют матричные индикаторы 5 х 7, 5 х 8, 8 х 8 и более пикселей. Форма пикселя обычно - круглая, но встречаются квадратные, а также структурированные пиксели. Цвет пикселя определяется используемой технологией изготовления индикатора. Выпускаются монохромные (одноцветные) и многоцветные индикаторы. Распространение имеют светодиодные, люминисцентные, OLED, PLED, а также - блинкерные индикаторы. В дальнейшем остановимся на светодиодных матричных индикаторах, как наиболее распространенных.
Рис 10.1: Внешний вид индикатора.
Корпус светодиодного матричного индикатора изготавливается из пластика, внутри - печатная плата с установленными светодиодами, чаще SMD типа. Корпус полностью залит компаундом. Пиксели оформлены в виде окошек, заполненных полупрозрачным светорассеивающим материалом. Большинство матричных индикаторов изготавливается таким образом, чтобы можно было установить их рядом друг с другом, с получением непрерывного графического поля.
|
|
|
Светодиодный матричный индикатор. Принцип работы
Матричный индикатор должен позволять управление каждым пикселем индикатора. Применяется два распространенных метода управления - статический и динамический (мультиплексный, растровый).
Статический способ управления
При статическом способе используется непосредственное управление каждым пикселом матрицы. Каждый элемент изображения имеет ячейку памяти и светодиодный драйвер. Такая схема включения используется в матрицах с большим размером пиксела, когда мощность и стоимость драйвера значительна. Кроме того, статическая схема включения применяется в устройствах с высокими требованиями к электромагнитному излучению.
Динамический способ управления индикатором
Для упрощения схемы управления, а также, для снижения количества выводов индикатора, используется динамический способ управления. Динамический способ подразумевает поочередное включение различных групп элементов отображения со скоростью, превышающей время реакции человеческого глаза. Несмотря на то, что изображение на индикаторе при таком способе управления в каждый момент времени неполное, глаз человека интегрирует его и видит целостную картинку. На похожем принципе формируется изображение на экране телевизора с ЭЛТ.
Рис 10.2
Рассмотрим, для примера, светодиодный монохромный матричный индикатор 5 х 7 пикселей (схема этого индикатора приведена на рис 10.2). Для реализации динамического способа управления, все светодиоды в рядах объединяются по катодам, а в столбцах - по анодам. Видна экономия выводов индикатора - вместо 70 выводов получилось 12. На аноды последовательно подаются положительные периоды напряжения (фазы), на катоды подается отрицательнй сигнал (код). Для формирования полного изображения, необходимо для каждого столбца (фазы) последовательно установить соответствующий скан-код. Так для индикатора на пять столбцов по семь пикселей в столбце, необходимо установить для каждой из пяти фаз код из семи линий (бит). Весь цикл обработки индикатора должен уложиться в 20 мс (50 Гц) или менее, для того, чтобы картинка на индикаторе была устойчивой и дрожание изображения было незаметным. С учетом возможных биений яркости, возникающих на фоне работы люминесцентных ламп освещения, частоту обновления желательно увеличить до 100 и более Гц.
|
|
|
К примеру, рассмотрим формирование изображения, приведённого на рис 10.3.
Рис 10.3
С начала на столбцы подаётся сигнал 0x10, устанавливающий единицу только на первый столбец. При этом на строки устанавливают значение 0x22, зажигающее два светодиода в первом столбце. Далее устанавливается единица только на втором столбце записью на них значения 0x40 и зажигаются светодиоды под номерами 0 и 7 записью значения 0x41. И т.д. В итоге отображается всё изображение. Когда прорисовано всё изображение, процедура начинается сначала. Чтобы не отвлекать микроконтроллер от других задач, можно рисовать каждый столбец по прерываниям от таймера. Период таймера желательно установить в районе 2 мс. Действительно, тогда вся картинка будет рисоваться 2мс*7=14мс. И частота отображения будет 1/0.014=71Гц.
В рассмотренном варианте все светодиоды в рядах объединяются по катодам. Существует вариант исполнения матричных индикаторов, в которых светодиоды в рядах объединяются по анодам. Маленькие матричные индикаторы имеют по одному светодиоду в пикселе. При увеличении размеров, в пикселе может быть установлено несколько светодиодов, включенных последовательно. Таким образом, улучшается равномерность свечения и повышается яркость пикселей.
|
|
|
