8.30. Мультиплексируемый цифровой индикатор на светодиодах
Этот пример иллюстрирует метод мультиплексного отображения, который заключается в том, что
цифр каждого числа последовательно и быстро воспроизводится на
-сегментных светодиодных индикаторах. (Могут, конечно, использоваться не только цифровые символы, и конструкция индикаторов может отличаться от распространенной
-сегментной организации). Коммутация индикаторов применяется для экономии и упрощения: непрерывное воспроизведение каждого знака требует установки для каждой цифры индивидуальных дешифраторов, формирователей и токоограничивающих резисторов, а также индивидуальных связей между каждым регистром и соответствующим дешифратором (4 линии) и между каждым формирователем и соответствующим индикатором (7 проводов); жуткая путаница!
В методе мультиплексирования требуется лишь один дешифратор/формирователь и один набор токоограничивающих резисторов. Кроме того, так как светодиодные цифровые индикаторы выпускаются в виде
-символьных галет, причем соответствующие сегменты всех символов объединены, количество взаимных соединений сокращается довольно существенно. Так,
-знаковый индикатор требует 15 соединений при использовании этого метода (7 сегментных входов, общие для всех цифр, плюс один катод или анод в цепи возврата каждой цифры), при непрерывном же воспроизведении их потребуется 57.
Рис. 8.90. Коммутируемый цифровой индикатор для четырех знаков. Числа с внешней стороны графических обозначений соответствуют номерам контактов ИС.
Еще одно любопытное преимущество этого метода состоит в том, что субъективно воспринимаемая глазом яркость будет в этом случае выше, чем при непрерывном свечении всех цифр при той же средней яркости.
На рис. 8.90 изображена принципиальная схема индикации. Цифры, которые должны быть воспроизведены на индикаторе, хранятся в регистрах
. Вместо регистров можно использовать счетчики, если устройство представляет собой счетный частотомер или набор защелок (триггеров), получающих данные от компьютера или выхода АЦП и т.п. В этом случае при данном методе каждая цифра последовательно вводится на внутреннюю
-разрядную шину (в рассматриваемом примере через КМОП-буферы с тремя состояниями 4503), дешифрируется и отображается на индикаторе (схема 4511 представляет дешифратор двоично-десятичного кода в
-сегментный с формирователем сигналов управления цифровым индикатором).
В этой схеме два инвертора используются для получения классического КМОП генератора, работающего на частоте
и подающего сигналы на
-разрядный счетчик-дешифратор 4022. Каждый выход счетчика последовательно устанавливается в состояние ВЫСОКОГО уровня и выводит на шину очередную цифру.
Одновременно он запитывает катод соответствующего индикатора, подавая на него НИЗКИЙ уровень через мощный буфер с открытым коллектором 40107. Счетчик 4022 циклически проходит состояние от 0 до 3, а при достижении числа 4 каждый раз сбрасывается. Мультиплексируемая индикация может работать и при большем количестве цифр. Она повсюду испочьзуется в многоцифровых индикаторах на светодиодах. Попытайтесь посмотреть вокруг - перед вашими глазами море цифр и знаков.
Многие БИС, ориентированные на воспроизведение информации, как, например, счетчики, реле времени и часы, содержат встроенную схему коммутации индикатора и даже формирователи. Более того, существуют БИС управления индикацией (например,
); они проделывают всю ту работу, которая раньше выполнялась с помощью ИМС средней степени интеграции.