Устройство управления цифровым светодиодным трехразрядным индикатором

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

При конструировании  электронной аппаратуры с применение микроконтроллеров, радиолюбитель  сталкивается с необходимостью отображать информацию о процессах, происходящих в контроллере, на светодиодных или жидкокристаллических  индикаторах. Для этого приходится потратить на индикацию большое число входов/выходов микроконтроллера, соответственно сузив его функциональные возможности. Кроме этого, индикатор оказывается соединенным с микроконтроллером многопроводным жгутом или кабелем, что не всегда удобно.

Известно, что  для подключения трехразрядного индикатора, работающего в динамическом режиме, по стандартной схеме требуется  десять выводов микроконтроллера и периодическое регенерирование  изображения на индикаторе. Использовать же специализированные жидкокристаллические индикаторы со встроенным контроллером не всегда приемлемо из-за их стоимости и, опять же, «выводоемкости». Например, для подключения ЖКИ WH0802C (фирма Winstar) потребуется три управляющих разряда и четыре информационных. Да и не всегда для решения задачи требуется большая многоразрядность индикатора, часто достаточно бывает всего трех-четырех цифровых разрядов.

В настоящем  проекте разрабатывается устройство управления цифровым светодиодным трехразрядным индикатором по одному проводу.

 

1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА

 

Принцип работы устройства управления светодиодным индикатором  прост: генератор прямоугольных  импульсов формирует сигналя  определенной скважности, и в зависимости от длительности управляющего ипульса в сдвиговые регистры записываются либо нули, либо единицы. Записанную информацию отображает светодиодный индикатор,  работающий в статическом режиме, не требую от контроллера дополнительной регенерации. Структурная схема устройства приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 . Структурная  схема устройства управления светодиодным индикатором

Два одновибратора  включены последовательно по схеме  генерации задержанного импульса. Причем первый их них запускается положительным перепадом входного импульса, а второй – отрицательным. При появлении положительного перепада напряжения на входе первого одновибратора, он запускается. Через время, определяемое параметрами времязадающей цепочки, импульс одновибратора заканчивается, и отрицательный перепад этого импульса вызывает запуск второго одновибратора. Одновременно на выходе одновибратора 2 появляется положительный перепад напряжения, который поступает на тактовые входы сдвиговых регистров 1-6.

Информация, которая в  этот момент находится на входе сдвигового регистра 1, записывается в первый разряд, а остальная сдвигается в сторону  старших разрядов. Соответственно, если длительность входного импульса станет превышать длительность импульса первого одновибратора, на входе сдвигового регистра будет высокий уровень и единица будет записана в первый разряд регистра. Если длительность входного импулься окажется меньше длительности импульса первого одновибратора, будет записан ноль.

Выходы сдвиговых  регистров подключены непосредственно  к выводам элементов светодиодного  индикатора.

 

2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА

 

В соответствии со структурной схемой была разработана электрическая принципиальная схема устройства.

Микросхема DD2 - сдвигающий регистр. Она имеет две одинаковые независимые секции по четыре разряда. Каждая секция имеет три входа - вход R для установки триггеров в нулевое состояние, установка происходит при подаче лог. 1 на этот вход, вход С, по спадам импульсов отрицательной полярности на этом входе происходит запись информации со входа D в первый разряд регистра и сдвиг информации в сторону возрастания номеров. Для получения сдвигающего регистра с большим числом разрядов можно соединять входы D секций регистров с выходами 4 предыдущих разрядов и объединять одноименные входы С и R между собой.

Микросхема DD1 - два ждущих мультивибратора Каждый из мультивибраторов микросхемы имеет два входа для  запуска А и В, вход сброса R, выводы С и RC для подключения времязадающих цепей, прямой и инверсный выходы.

Обязательным условием запуска является наличие лог. 1 на входе R. Для запуска необходимо подать фронт положительного импульса на вход А при лог. 0 на входе В или  фронт отрицательного импульса на вход В при лог. 0 на входе А. Другими словами, входы А и В являются прямым и инверсным входами запуска, собранными по ИЛИ.

Подача лог. 0 на вход R запрещает запуск мультивибраторов микросхемы и прерывает генерацию импульса, если запуск уже произошел.

При использовании микросхем следует помнить, что они весьма легко запускаются как от помех по цепи питания, так и по входным цепям. Для исключения ложных запусков необходимо в непосредственной близости от микросхем установить по цепи питания блокировочные конденсаторы емкостью не менее 15 нФ, а проводники входных и времязадающих цепей выполнять минимальной длины.

Выводы 1 и 15 внутри корпуса  микросхемы подключены к общему проводу (выводу 8), вне корпуса их и времязадающий  конденсатор подключать к общему проводу не рекомендуется.

Принципиальная схема устройства приведена на рисунке 2, а перечень элементов – в приложении.

Рисунок 2 –  Электрическая принципиальная схема устройства управления светодиодным индикатором

 

3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Схема устройства не содержит элементов, которые необходимо подбирать, поэтому расчет ограничится определением задержки RC-цепочки из элементов R1C1 и R2C2.

 

4. ПОСТРОЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ ДИАГРАММ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ РАБОТУ УСТРОЙСТВА.

 

Изобразим диаграмму работы формирователя импульсов:

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения проектирования было разработано устройство для управления светодиодным индикатором  по одному  проводу. Устройство выполнено  на нескольких логических цифровых схемах, легко в наладке и может быть повторено.

Управление светодиодным трехразрядным индикатором ведется по одному проводу, по которому передаются импульсы.

Устройство  может быть использовано в различных  радиолюбительских конструкциях, где  требуется выводить цифровую информацию.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.И. Лачин, Н.С. Савёлов, Электроника, Феникс, г. Ростов – на – Дону, 2002г.
2. В.И. Лачин, Н.С. Савёлов, Дипломное проектирование, Феникс, г. Ростов – на – Дону, 2003г.
3. В.Н. Павлов, В.Н. Ногин, Схемотехника аналоговых электронных устройств, Горячая линия - Телеком, г. Москва, 2003г.
4. Журнал «Радио»,  № 9, 2008

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

Перечень элементов

Поз.  обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
	Микросхемы
DD1	К561АГ1	1
DD2	К561ИР2	1
	Транзисторы
VT1	КТ814	1
	Резисторы
R1,R2	МЛТ-0.125 1М	2
R3	СП3-19а 4,7 к	1
	Конденсаторы
С1	1000 пФ	1
С2	47 пФ	1