23.3. Статические цифровые индикаторы
Существует множество разновидностей оптических индикаторов, например на основе лампочек накаливания, ламп тлеющего разряда, светодиодов, жидких кристаллов. Наибольшее распространение из них имеют индикаторы на светодиодах, так как они совместимы с ТТЛ ИС и более надежны.
23.3.1. ДВОИЧНЫЕ ИНДИКАТОРЫ НА СВЕТОДИОДАХ
Для обеспечения хорошей видимости при дневном свете необходимо, чтобы ток, протекающий через светодиод, имел величину 5—20 мА. Ток порядка 15 мА можно получить с помощью стандартного ТТЛ- элемента при высоком напряжении на выходе, если, как показано на рис. 23.9, светодиод подключить непосредственно на выход Конечно, уровень напряжения при этом понижается и уже не годен для дальнейшей обработки в логических ИС. На рис. 23.10 показано управление светодиодом при низком уровне напряжения на выходе.
Рис. 23.9. Управление светодиодом по высокому уровню ТТЛ ИС.
В этом режиме необходимо вводить резистор для установления требуемой величины тока. Существуют светодиоды с встроенными ограничителями тока (например, типа RLC201 фирмы Litronix).
Рис. 23.10. Управление светодиодом по низкому уровню ТТЛ ИС.
Другая возможность управления светодиодом заключается в применении специальных элементов управления с токовым выходом. Модель DM 8859 фирмы National содержит шесть формирователей, выходные токи которых могут регулироваться одновременно с помощью дополнительного вывода. Этим достигается возможность изменения тока диода, например в зависимости от освещенности окружающей среды.
23.3.2. ДЕКАДНЫЕ ИНДИКАТОРЫ
Для вывода чисел желательны, как правило, декадные индикаторы. Чтобы реализовать эту возможность, необходимо, исходя из двоично-десятичной формы представления чисел, записать каждую десятичную цифру в коде «I из 10». Для этого можно, например, по мере необходимости поджигать один из 10 расположенных друг за другом катодов в, газоразрядной трубке, причем катоды выгибаются в форме десятичных цифр. Недостатком этого способа является необходимость высокого напряжения питания (- 200 В).
Целесообразнее так расположить на плоскости несколько светодиодов, чтобы из них можно было образовать все десятичные цифры.
Рис. 23.11. 7-сегмснтный индикатор.
Наиболее широко распространены семисегментные индикаторы. При этом применяют семь балочных сегментов от а до g, которые расположены так, как показано на рис. 23.11. Если светятся все сегменты, получается цифра 8. Если светятся сегменты b и с, то образуется единица. Другие цифры также представлены на рис. 23.11. Функции индикации для отдельных сегментов, естественно, несколько сложнее, чем код «I из 10», поскольку они должны принимать значение «I» для нескольких цифр. Закон функционирования двоично-десятичного 7-сегмент-ного дешифратора иллюстрируется таблицей истинности 23.5. Читая таблицу слева направо, можно, определить, какие сегменты должны светиться для различных десятичных цифр. В соответствии с рис. 23.11 для цифры 5, например, это сегменты a, с. d, f и g.
Двоично-десятичные 7-сегментные дешифраторы выпускаются в виде интегральных схем. Модель SN 74247 имеет выходы со свободным коллектором. Она подходит для управления индикаторным блоком с общим анодом (рис. 23.12). Чтобы обеспечить желаемые токи диодов, необходимо семь внешних резисторов.
Для некоторых применений желательно управлять яркостью индикатора с помощью электронных схем. Простейшая возможность осуществления такого управления заключается в периодическом включении и выключении индикатора при
Рис. 23.12. Соединение дешифратора с 7-сег-ментным индикатором с общим анодом.
изменяемой скважности импульсов управления. Поэтому большинство двоично-десятичных 7-сегментных дешифраторов имеют вход бланкирования BI, с помощью которого все выходные транзисторы закрываются.
Для представления многоразрядных чисел желательно автоматическое диафрагмирование имеющихся нулей. Для этого дешифратор имеет вход фонового бланкирования RBI и выход фонового бланкирования RBO. Если на вход RBI подан низкий уровень, то прекращается индикация десятичной цифры 0 для ввода, а на выходе RBO высокий уровень изменяется на низкий. Соединяя эти выходы с входом RBI следующего младшего разряда, как показано на рис. 23.13, добиваются диафрагмирования в последнем разряде тогда, когда в старшем разряде также установлен нуль. Нуль указывается лишь в том случае, когда какой-нибудь старший разряд не равен нулю.
Двоично-десятичные 7-сегментные дешифраторы выпускаются совместно с блоком индикации в виде интегральных схем. При этом, как правило, в них встраивается и буферная память для хранения входных переменных (например, TIL 308 фирмы Texas Instruments). Входные данные записываются, если на стробирующий вход подан низкий уровень. Подав на него высокий уровень» обеспечивают их хранение.
Рис. 23.13. Использование общих входов и выходов для 7-сегментных дешифраторов
(например, SN 74247).
BI- вход для управления яркостью; RBI-RB0-линия для диафрагмирования.
23.3.3. ИНДИКАЦИЯ В ШЕСРНАДЦАТЕРИЧНОМ КОДЕ
В шестнадцатеричной системе дополнительные цифры от 10 до 15 обычно обозначаются строчными буквами от А до F. Такое представление не реализуется с помощью 7-сегментного индикатора. Из рис. 23.11 следует, что букву В нельзя было бы отличить от цифры 8, а букву D от цифры 0. Однако прописные буквы b и d были бы ясно различимы, как показано на верхней строке рис. 23.14. Дешифратором подобного типа является, например, модель 8Т75 фирмы Signetics.
Существуют блоки индикации с встроенным дешифратором, в которых вместо семи сегментов используется 20 точек. С 'их помощью можно представить строчные буквы от А до F, причем их нельзя спутать с какими-либо цифрами, что иллюстрирует нижняя строка на рис. 23.14. Такими индикаторами являются модели TIL 311 фирмы Texas Instruments и 5082-7359 фирмы Hewlett-Packard.