Элементы индикации

Для общения с человеком ЦУ могут снабжаться средствами визуальной индикации данных. Среди них могут быть как сложные устройства, такие как экранные дисплеи, так и простые, такие как светодиодные или жидкокристаллические (ЖКИ) индикаторы или матрицы. Рассмотрим только простейшие светодиодные индикаторы.

Светодиоды изготовляются на основе полупроводниковых материалов (арсенида галлия, фосфида галлия, арсенид-фосфида галлия и др.), пропускание тока через которые вызывает их свечение. Яркость свечения светодиода непосредственно зависит от величины тока. Обычно достаточны токи от единиц до приблизительно двадцати миллиампер при падении напряжения на диоде около 1…2 В. Для задания тока светодиода последовательно с ним включается резистор.

Из нескольких светодиодов составляются индикаторы и матрицы, отображающие буквы и цифры. Широко применяются семисегментные индикаторы (ССИ), в которых семь сегментов-диодов расположены так, что при зажигании определенной их комбинации высвечивается тот или иной символ (рис. 13, а).

 

Рис. 13

Выпускаются семисегментные индикаторы с общим анодом или общим катодом (рис. 13, б, в).

Для зажигания сегмента в схеме с общим анодом, подключенным к источнику питания , нужно снизить напряжение на его катоде (зажигание сигналом логического нуля). Для зажигания сегмента в схеме с общим катодом, подключенным к общей точке схемы, необходимо повысить напряжение на его аноде (зажигание сигналом логической единицы).

Для управления сегментами удобны элементы с выходом типа ОК, поскольку при их использовании имеется внешняя цепочка с резистором, сопротивление которого можно задать с учетом характеристик применяемых светодиодов.

На рис. 14, а показано управление одним из сегментов ССИ с общим анодом. Светодиод зажигается, когда на выходе управляющего элемента напряжение равно . Через светодиод будет протекать ток , следовательно, для его задания требуется резистор с сопротивлением . Для такого включения светодиода необходим управляющий элемент с достаточно большим выходным током в нулевом состоянии . Значение тока через светодиод берется из справочных данных.

 

а б

Рис. 14

В схеме на рис. 14, б светодиод зажигается, когда выходной транзистор управляющего элемента запирается. Через диод течет ток , откуда следует . Для этой схемы требуется ССИ с общим катодом. Выход управляющего элемента должен удовлетворять условию .

Для логического управления ССИ необходим дешифратор, работающий согласно табл. 1. Имеются стандартные ИС дешифраторов для ССИ.

Таблица 1

 

Десятичная цифра	Входной двоичный код	Возбуждаемые сегменты
a	b	c	d	e	f	g
…	…	…	…	…	…	…	…	…

На основе светодиодов изготовляются как семисегментные индикаторы для изображения символов, так и более сложные, в которых отображение символов осуществляется возбуждением определенных сегментов из поля матрицы. Число строк и столбцов матрицы может быть различным. Принципы формирования изображения при управлении сегментами матрицы те же, что и при управлении ССИ: входные коды специальным дешифратором преобразуются в сигналы возбуждения отдельных сегментов.

При реализации индикаторов многозначных символов, например, содержащих несколько ССИ, удобно использовать мультиплексное управление, при котором одни и те же управляющие схемы поочередно обслуживают различные ССИ, выбирая их в определенной последовательности. При этом каждый индикатор возбуждается импульсно. Визуально видимость постоянного свечения всех символов создается из-за инерционности человеческого зрения. Если частота возбуждения индикаторов составляет десятки герц (современные средства визуальной индикации имеют частоты в 70…100 Гц), то мерцания изображений неощутимы.