4.14. ИНДИКАТОРНЫЕ ПРИБОРЫ И УЗЛЫ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ

Большую часть информации человек получает по зрительному каналу. При контакте человека с машиной зрительное восприятие человека является важнейшим компонентом. Поэтому средства отображения зрительной информации являются важной принадлежностью большинства Устройств управления, обработки и передачи информации.

К промышленным системам отображения информации относятся установки промышленного телевидения, универсальные дисплейные терминалы, встроенные индикаторы и экраны коллективного пользования. Универсальные дисплейные терминалы — это сложные устройства, присоединенные к ЭВМ и предназначенные для выдачи зрительной информации и обратного ввода ее в вычислительную машину (диалоговый режим). Подобные устройства в настоящее время выполняются на базе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) и способны отображать наибольший объем информации. Промышленность выпускает многочисленные универсальные и специализированные дисплейные устройства, и их рассмотрение, как и рассмотрение систем промышленности телевидения, выходит за возможности нашего курса. Встроенные индикаторы, широко применяются в устройствах микроэлектроники, имеют малые габариты и потребляют чрезвычайно малую мощность. Они являются принадлежностью многих цифровых и логических устройств. Экраны коллективного пользования — это большие информационные табло, работающие на свету и в темноте, используются для передачи информации большой группе людей.

В данном разделе рассмотрим встроенные индикаторы, с которыми чаще всего встречаются специалисты, работающие в области автоматизации и управления процессами производства.

Перечислим основные типы индикаторных приборов:

1. Светоизлучающие диоды, принцип действия которых описан в § 1.10. Светоизлучающие диоды используются для создания малогабаритных индикаторов, обычно их объединяют в группы, которые конструктивно выполняются в виде единого прибора. Цвет излучения преимущественно красный. Основные параметры светоизлучающих диодов приведены в табл. 4.18.

Таблица 4.18. Основные параметры индикаторных приборов

2. Газоразрядные индикаторы представляют собой приборы, в которых прохождение тока основано на тлеющем разряде в газе. Электропроводность газа обусловлена удар-ной ионизацией атомов за счет разгона носителей электрическим полем. Ионы газа группируются около катода и создают характерное свечение. Придание катоду (катодам) определенной формы позволяет получить различные знаковые изображения (цифры, буквы, символы). Основные параметры газоразрядных индикаторов приведены в табл. 4.18.

3. Индикаторы на оюидких кристаллах используют вещества, оптические свойства (прозрачность) которых зависят от напряженности приложенного электрического поля. Жидкий кристалл помещается в плоском миниатюрном прозрачном сосуде с системой электродов определенной формы. При отсутствии поля благодаря упорядоченности структуры вещества жидкий кристалл прозрачен. При подаче напряжения на электроды начинается переориентация молекул под действием электрического поля и прозрачность исчезает вблизи электродов. Основные параметры жидкокристаллических индикаторов приведены в табл. , что эти приборы наиболее экономичные, что позволяет использовать их в устройствах с очень маломощным питанием (например, в наручных часах). Однако жидкокристаллический индикатор не является излучателем света и для получения изображения необходима подсветка: либо источник света располагается за индикатором и его свет проникает через прозрачные части кристалла и стенки сосуда, либо на одной из стенок выполняется зеркальный слой, отражающий свет, проникающий со стороны наблюдателя.

Рассмотренные три типа индикаторных приборов согласуются по уровню напряжений и потребляемой мощности с полупроводниковыми приборами и ИМС. Наиболее часто необходимо отображение знаковой информации (буквы, цифры, символы). Возможна реализация трех способов отображения знаковой информации:

1. Высвечивание готовых символов. Этот способ индикации наиболее просто осуществляется в газоразрядных индикаторах, катоды которых могут быть изготовлены любой формы (буквы, цифры, слова, числа, математические обозначения, простейшие рисунки) (рис. 4.34,а). Однако общее количество таких символов не может быть большим, так как число катодов в приборе ограничено.

2. Матричный способ (рис. 4.34, б) основан на работе отдельных элементов матрицы, которые могут высвечиваться независимо друг от друга.

Матрица светоизлучающих диодов 5X7 содержит 35 точечных приборов, имеющих 35 катодных выводов и один общий вывод от всех анодов. Такая матрица позволяет изобразить цифры, буквы латинского и русского алфавитов, основные математические символы.

Рис. 4.34. Способы представления цифровой и буквенной информации

3. Сегментный способ (рис. 4.34, в) осуществим в любом названном типе индикаторов. Восемь независимых элементов индикатора позволяют записать любые цифры с десятичной точкой, а также изобразить знак «минус» и некоторые буквы. Такие индикаторы нашли широкое применение передачи цифровой информации.

Для связи устройств обработки цифровой информации с матричными и сегментными индикаторами разработаны специальные ИМС.

Таблица 4.19. Таблица истинности дешифратора для управления сегментным индикатором

Рис. 4.35. Счетчик со светодиодным индикатором

В частности, специализированный дешифратор преобразует четырехразрядный двоичный код на входе в семь выходных сигналов, подача которых на одноименные сегменты индикатора обеспечивает высвечивание соответствующей десятичной цифры. В табл. 4.19 дана таблица истинности этой ИМС. Разработаны дешифраторы для преобразования двоичного кода в символы, соответствующие буквам русского и латинского алфавитов, воспроизводимые на матричном индикаторе. На рис. 4.35 приведена схема цифрового счетчика с индикацией на светоизлучающих диодах (сегментный индикатор). Двоичный код на счетчике СТ преобразуется в дешифраторе DC в сигналы, подаваемые на соответствующие сегменты сегментного индикатора (без десятичной точки).