Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Февраля 2014 в 18:12, лекция
Наглядный пример тому, как всё сложно запутанно в определении приоритетов научно-исследовательских работ, это микросхемы КМОП и их появление на рынке. Дело в том, что полевой эффект, который лежит в основе МОП-структуры был открыт ещё в конце 20-х годов прошлого века, но радиотехника тогда переживала бум вакуумных приборов (радиоламп) и эффекты, обнаруженные в кристаллических структурах, были признаны бесперспективными. Затем в 40-е годы практически заново был открыт биполярный транзистор, а уже потом, когда дальнейшие исследования и усовершенствования биполярных транзисторов показали, что это направление ведёт в тупик, учёные вспомнили про полевой эффект.
Загрузка кода цифры "5" для индикатора с общим анодом
На рис.3 приведена принципиальная электрическая схема такого модуля индикации на два знакоместа. Резисторы R1..R5 определяют состояние входных сигналов при отключении модуля от микроконтроллерной схемы и служат "нагрузкой" линий управления индикатором. Гасящие резисторы R6..R21 определяют ток каждого сегмента при его включении, который во всяком случае не должен превышать максимально допустимый для выходов микросхемы SN74HC595D . Установка перемычки J1 на замыкание ее средней точки на общий провод GND или провод питания +Vcc позволяет использовать в схеме семисегментные светодиодные индикаторы как с общим катодом, так и с общим анодом. Конденсаторы C1..C3 предотвращают сбои от возможных внешних помех по питанию.
Схема модуля индикации на два знакоместа
Статическая индикация
Способ статической индикации заключается в постоянной подсветке индикатора от одного источника информации (рис. 2), т.е. каждый из цифровых индикаторов блока индикации постоянно подключен через собственный преобразователь кода (дешифратор) к собственному источнику информации (например, счетчику).
Рис. 2
Схема устройства с блоком статической индикации
При количестве индикаторов более 4 техническая реализация режима статической индикации становится нецелесообразной. Это связано с увеличением необходимого количества преобразователей кода, резисторов и соединительных проводов, а также значительным увеличением потребляемого тока (в основном, индикаторами). Кроме того, некоторые виды индикаторов, например матричные светодиодные или жидкокристаллические индикаторы, изображение графических символов в которых получают при подаче импульсного напряжения на упорядоченные в столбцы и строки определенные точки матрицы, не рассчитаны на применение в системах статической индикации.
Динамическая индикация
Для уменьшения общего числа проводников, связывающих между собой микросхемы индикатора, цифровые индикаторы чаще стали изготовлять многоразрядными блоками, у которых в едином корпусе может быть от 2 до 16 цифровых знаков. С целью сокращения числа выводов в многоразрядном индикаторе все одноимённые сегменты соединены вместе и имеют один общий вывод (рис. 1а). Чтобы управлять свечением какой-либо цифры каждое знакоместо (цифра) имеет общий вывод, который может быть общим анодом либо общим катодом светодиодов-сегментов.
Для обеспечения работы многоразрядных индикаторов или нескольких одноразрядных индикаторов используют динамическую, то есть непрерывную индикацию. Суть динамической индикации заключается в поочерёдном включении индикаторов через общую цепь преобразования кода (рис. 3). Информация поступает не на несколько преобразователей, а на один, общий для всех, но порциями. Этот преобразователь кода, своими выходами подключен ко всем элементам сразу. Сигнал засветки определенного знакоместа поступает синхронно с тем устройством, от которого в этот момент поступает информация. Иными словами, в системе динамической индикации как бы работает быстродействующий бесконтактный переключатель на много положений. В одном из его положений все выводы (сегменты) какого-либо разряда подключены к соответствующим выходам дешифратора. И в этот же момент через транзисторные ключи поступает сигнал управления засветкой элементов того знакоместа, который соответствует этому разряду. Подключение индикаторов необходимо производить с частотой 30...50 Гц, такой частоты достаточно, чтобы не замечать мерцания индикаторов.
В рассмотренном выше случае все сегменты выбранного в данный момент разряда индикатора светятся одновременно. Однако работу устройства динамической индикации можно организовать так, чтобы и сегменты выбранного разряда индикатора включались поочерёдно (последовательно, как в матричном табло), при этом необходимо, соответственно, увеличить частоту переключения в 7-8 раз, а для обеспечения нормального свечения индикаторов – увеличить в несколько раз ток, проходящий в импульсе через сегменты индикатора. Такой способ динамической индикации часто применяется при управлении устройством индикации от микропроцессоров и микроконтроллеров.
Рис. 1
Устройство семисегментных индикаторов
Рис. 3
Структурная схема блока динамической индикации на 4 знака
Преимущество способа динамической индикации ощутимо при числе разрядов больше 4. Экономия преобразователей кода и соединительных проводов является весьма существенной, если схема динамической цифровой индикации удалена от источника информации. Схема с динамической индикацией потребляет меньший ток, имеет меньшие габариты и меньшую стоимость.