Схемы управления многоразрядными индикаторами

Рассмотрим принцип и схемы управления многоразрядными цифровыми сегментами индикаторами, имеющими 8 и более разрядов. Такие индикаторы необходимы в электронных калькуляторах и измерительных приборах для работы с многозначными числами. Каждый разряд индикатора состоит из семи сегментов, позволяющих набрать любую цифру, и восьмого сегмента (точки) для обозначения порядка многозначного числа. Для индикации нужной цифры достаточно между выводами сегментов, составляющих данную цифру, и общим выводом индикатора приложить соответствующие данному типу индикатора управляющие напряжение. Рассмотрим, каким образом можно подать управляющее напряжение в случае многоразрядных (например 8-разрядных) индикаторов.

Возможны два режима работы: непрерывный и мультиплексорный (или метод стробирования). В обоих случаях информация, выводимая за индикатор, храниться в виде двоичных кодов, знаков, чисел в запоминающих устройствах или регистрах). Например, для рассматриваемого случая каждый знак числа представлен 3-разрядным кодом (2³=8), а все восьмизначное число храниться в 24-разрядном регистре (24=3х8). Непрерывный режим работы индикаторов осуществляется по схеме, представленной на рис. 7.11.

Код каждого разряда индикатора поступает на соответствующий дешифратор (Дш). Выходные сигналы дешифратора логически являются управляющими сигналами соответствующих знаков индикатора, однако по своим электрическим параметрам они могут не соответствовать нужным уровням тока или напряжения. Поэтому после дешифратора стоит буферное устройство (БУ), преобразующее выходные напряжения дешифратора до уровня, необходимого для управления индикатором.

Рис. 7.11. Схема управления знаковыми индикаторами в непрерывном режиме

С буферного устройства сигнал поступает непосредственно на индикатор (И). Функции буферного устройства может выполнять и дешифратор, если его выходные сигналы пригодны для управления индикатором. Для жидкокристаллических индикаторов подходят дешифраторы, сделанные на МДП-транзисторах.

Недостатками непрерывного режима работы являются необходимость большого числа выводов к многоразрядным индикаторам (для 8-разрядного – 65-выводов), большого числа дешифраторов и буферных устройств. Кроме того, поскольку все разряды индикатора действуют одновременно, то потребляется большая мощность (особенно для светодиодных индикаторов).

Этих недостатков лишен мультиплексный режим работы индикаторов, основанный на свойстве инерционности человеческого глаза. Он заключается в следующем. Все разряды индикатора опрашиваются не одновременно, а поочередно с достаточно высокой частотой, так как глаз обладает инерционностью (1/30-1/40) с, то при частоте f>50 Гц человек будет воспринимать все знаки светящимися одновременно.

Схема, реализующая мультиплексный режим, показана на рис. 7.12. В этой схеме задающий генератор запускает 3-разрядный счетчик, управляющий коммутаторами и ключами (К) к знакам индикатора.

Рис. 7.12. Схема управления знаковыми индикаторами для работы в мультиплексном режиме

В каждом состоянии счетчика (Сч) коммутатор соединяет с дешифратором те разряды запоминающего регистра, которые содержат код знака с номером, равным номеру состояния счетчика.

Одновременно открывается ключ к этому знаку и данный знак оказывается в течение этого такта под действием тех же управляющих сигналов, что и в непрерывном режиме. Общие выводы остальных знаков в это время отключены от управляющей схемы, поэтому в этом такте будет светиться следующий знак и т.д. Для получения такой же средней яркости свечения (для световых индикаторов), как и в случае непрерывного режима, необходимо, чтобы амплитуда импульса тока равнялась среднему току в непрерывном режиме, умноженному на число знаков индикатора. Поскольку для светодиодов пиковый ток может превышать среднее значение приблизительно в 20 раз; то таким методом можно управлять индикаторными панелями на светодиодах, содержащих до 20 разрядов.

Более сложная схема по сравнению с непрерывным режимом оправдывается для многоразрядных индикаторов существенным сокращением количества внешних выводов с индикаторов (для 8-разрядного индикатора с 65 до 16, а для больших индикаторов выигрыш будет еще больше) и сокращением количества обслуживающих схем (дешифраторов и буферных устройств), которых здесь требуется всего по одной, независимо от количества разрядов индикатора.