Современные цифровые вычислительные машины (ЦВМ) обычно снаб-жаютея устройствами, внешне напоминающими одновременно телевизор и пишущую машинку. Это так называемые дисплеи. Дисплеи позволяют оперативно осуществлять взаимодействие человека и ЦВМ.
В режиме вывода на экране дисплея может отображаться буквенная, цифровая, графическая информация, генерируемая ЦВМ. В режиме ввода оператор с помощью специального светового пера и клавиатуры может вводить в любое место экрана (а следовательно, и в память ЦВМ) разнообразную информацию, например различные буквы и цифры, линии, графические элементы,, поворачивать их, передвигать по экрану, стирать. Таким образом, операторможет начертить на экране электрическую схему или чертеж. После того как чертеж спроектированного устройства сформирован, он может быть проанализирован машиной, в результате чего на экран дисплея будут выведены параметры устройства. Если эти параметры удовлетворяют исходным требованиям, оператор с того же дисплея может дать команду на вывод комплекта, чертежей и на выпуск перфолент для станков с числовым программным управлением.
Дисплей, как устройство отображения разнообразной информации, может использоваться в универсальном измерительном приборе, включающем осциллограф, генератор качающейся частоты, характериограф, цифровой частотемер, цифровой вольтомметр и др. Очень интересным может быть применение дисплея в трансивере радиолюбителя-коротковолновика. Дисплей в этом случае может содержать панорамную приставку, S-метр, индикатор расстройки, цифровую шкалу, часы, индикатор ориентации антенны.
Принципы отображения осциллограмм, частотных характеристик, характеристик полупроводниковых приборов и ламп на экране осциллоЕрафической трубки хорошо известны. Для индикации знаков в настоящее время используются два основных метода: растровый и нерастровый (функциональный). В первом случае на экране формируется растр, а различные элементы изображения создаются управлением яркостью луча, как и в обычном телевизоре. Этот метод наиболее универсален, но требует применения большого объемабыстродействующей памяти.
При нерастровом методе луч последовательно вычерчивает отображаемые-элементы. Если эти элементы имеют произвольную конфигурацию, второй метод не проще первого. В случае же отображения только одних цифр схема управления лучом получается достаточно простой и может быть выполнена в радиолюбительских условиях.
Для получения на экране цифр можно заставить луч обегать последсвательно по контурам расположенные рядом семисегментные матрицы — стилизованные цифры 8. Тогда, «подсвечивая» определенные участки контуров, можно сформировать все арабские цифры и даже некоторые буквы. Поэтому блок формирования цифр, часто называемый знакогенератором, кроме генератора напряжения развертки, должен содержать устройство, определяющее, нужно или нет «подсвечивать» обегаемый в данный момент очередной элемент. Для этого коды, поступающие, например, от счетчиков, поочередно подают на преобразователь двоично-десятичного кода (обычно 1 — 2 — 4 — 8) в код семисегмент-ного индикатора. Выходы преобразователя кода поочередно, синхронно с прохождением луча по сегментам, управляют его включением и выключением.
Для поочередного подключения входов преобразователя кода к выходам счетчиков можно использовать мультиплексер или (так же как и в устройствах динамической индикации) замкнутый в кольцо сдвигающий регистр.
Для того чтобы кроме цифр можно было индицировать на экране и другую информацию, необходимо входы усилителей X, Y, Z дисплея через аналоговые коммутаторы подключать как к формирователям цифр, так и к нецифровым измерителям.
Рис. 80. Порядок обхода сегментов матрицы
Рис. 81. Временные диаграммы напряжения в различных точках знакогенератора
Описываемый знакогенератор позволяет индицировать на экране осцилло-графической трубки 16 десятичных цифр. Порядок обхода лучом сегментов матрицы и эпюры управляющих движением луча сигналов показаны на рис. 80 и 81. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 82.
Импульсы с частотой 10 кГц с выхода промежуточного делителя цифровой шкалы генератора поступают на 8-разрядный двоичный счетчик, собранный на микросхемах DD8 и DD5. Первые три разряда счетчика (выводы 12, 9, 8 микросхемы DD8) управляют логическими элементами DD11, DD10.2, DD10.3, DD12, DD13. Входы этих элементов подключены к выходам счетчика непосредственно и через инверторы DD6.5, DD6.6, DD10.1.
На выходах 8 микросхем DD11, DD12, DD13 и 6 элемента DD10.3 формируются импульсы в соответствии с диаграммами, приведенными на рис. 81. Эти импульсы через резисторы R7, R8, R9, R10 поступают на входы интеграторов, выполненных на транзисторах VT2 и VT3. Глубокая частотно-зависимая отрицательная обратная связь через конденсаторы С4 и С9 переводит обычные усилители с общим эмиттером в режим интеграторов. Обратная связь ло постоянному току через резисторы R11, R12, R16, R17 стабилизирует рабочие точки интеграторов, а резисторы R13 и R18 предотвращают их самовозбуждение.
Выход интегратора канала X через резистор R20 подключен ко входу сумматора на транзисторе VT4. На этот же вход через резисторы Rl — R4 подаются сигналы с 4 — 7-го разрядов счетчика (выводы 11 DD8 и 12, 9, 8 DD5), и на выходе сумматора (коллекторе транзистора VT4) формируется спадающее ступенчатое напряжение, каждая из 16 ступенек которого имеет вид, по-жазанный на рис. 81,е. На рис. 81,в показана форма сигнала на выходе интегратора У (коллекторе транзистора VT2). В результате действия этих сигналов луч последовательно справа налево пробегает на экране по сегментам 16 матриц. Вначале погашенный луч проходит сегмент g (см. рис. 80), затем снова проходит тот же путь, будучи включен или выключен, после чего проходит последовательно сегменты f, а, b, с, d, e. Такой порядок движения луча снижает требования к полосе пропускания усилителей отклонения и улуч-аиает качество начертания цифр, имеющих справа вертикальную линию из двух сегментов, особенно 1 и 7, так как эти сегменты чертятся без разрыва.
Наклон цифр достигается подачей на выход сумматора X сигнала с выхода интегратора Y через резистор R19.
Для последовательного опроса источников кода 16 индицируемых цифр использованы мультиплексеры DD1 — D.D4. Адресные входы мультиплексеров подключены к выходам 4 — 7-го разрядов счетчика. В результате на выходе инвертора DD6.1 поочередно формируются сигналы со входов DD1, подклю-чаем-ых к младшим разрядам соответствующих источников входных кодов. Коды других трех разрядов формируются на выходах инверторов DD6.2, DD6.3, DD6.4, входы которых подключены к выходам DD2 — DD4 (эти ИС на фис. 82 не показаны). Их входы DO — D15 подключают к соответствующим разрядам источников входного кода, входы 1, 2, 4, 8 — к выходам DDL
Двоично-десятичные коды индицируемых цифр поочередно подаются на входы DD7, преобразующей коды цифр в сигналы управления семисегментным индикатором. Сигналы с выходов DD7 с помощью мультиплексера DD9 синхронно с прохождением луча по соответствующим сегментам подаются на базу транзистора VT1, коллектор которого через конденсатор подключен к катоду электронно-лучевой трубки (канал Z). В результате на экране формируется изображение цифр, коды которых поступили на входы DD1 — DD4. Если входы, соответствующие какой-либо цифре, не подключены к источнику кода, что эквивалентно логической 1 во всех разрядах входного кода, в момент прохождения луча по контуру этой цифры на всех выходах DD7 бу- . дут уровни логической 1, транзистор VT1 выключится, луч погаснет и этой щифры на экране не будет. Это позволяет сформировать необходимые последовательности знаков, разделенные интервалами.
Сигнал с выхода И интегральной микросхемы DD5 может использоваться для управления коммутатором (см. с. 70).
Микросхемы серии К155, использованные в устройстве формирования «цифр, можно заменить аналогичными ИС серии К133. Транзисторы VT2 и VT3 должны иметь h21э не менее 100.
При сборке устройства резисторы, помеченные на рис. 82 звездочкой, и кодценсаторы С2 и СЗ не устанавливают. Конденсаторы С6 и С7 располагающ в противоположных углах монтажной платы.
Налаживание начинают с проверки работы счетчика — на каждом из по-слеДующих выводов 12, 9, 8, 11 интегральной микросхемы DD8 и 12, 9, 8, И интегральной микросхемы DD5 частота должна уменьшаться вдвое по сравнению с предыдущим. Форма сигналов на выводах 5 DD11 — DD13 и 6 DD10 должна соответствовать показанной на рис. 81.
Подбирая резисторы Rll, R12, R16, R17, устанавливают постоянное напряжение на коллекторах транзисторов VT2 и VT3 в пределах 2,4 — 2,6 В. При этом номинальные значения резисторов R11 и R12, R16 и R17 должны различаться между собой не более чем в 1,5 раза.
Установив конденсаторы С2 и СЗ, проверяют по осциллографу соответствие формы напряжения на коллекторах транзисторов VT2 и VT3 приведенной на рис. 81 (на коллекторе транзистора VT3 оно должно быть инверсно). Если размах напряжения от пика до пика выходит за пределы 1,5 — 2,5 В, следует подобрать конденсаторы С4 и С9. Небольшой наклон плоской части импульсов роли не играет.
Подключив вместо постоянного резистора R22 переменный, устанавливают постоянную составляющую напряжения на коллекторе транзистора VT4 в пределах 2,4 — 2,6 В. Подключают выходы X и Y ко входам соответствущих усилителей отклонения дисплея или осциллографа, в результате чего на экране должно возникнуть изображение цифры 8. Установив необходимые размеры цифры изменением коэффициента усиления каналов, впаивают резистор R4, при этом на экране должно появиться две цифры. Подбором резистора R4 устанавливают расстояние между цифрами примерно равным ширине цифры. Затем впаивают последовательно резисторы R3, R2, R1. При этом на экране формируется соответственно 4, 8 и 16 цифр. Подбором резисторов R1 и R2 можно сформировать на экране группы цифр — две группы по 8 цифр, четыре группы по 4 и т. д. Вместе с использованием возможности гашения отдельных цифр это позволяет получить разнообразные сочетания знаков.
В процессе подбора резисторов Rl — R4 постоянное напряжение на коллекторе транзистора VT4 следует корректировать регулировкой резистора R22. После настройки его заменяют постоянным.
Наклон цифр устанавливают подбором резистора R19.
Подключив выход 2 к модулятору электронно-лучевого индикатора и подведя ко входам мультиплексеров соответствующие коды, проверяют работу устройства в целом.
При указанном на рис. 82 порядке подключения входов мультиплексеров к статическому регистру памяти цифровой шкалы на ИС К155ТМ5 (рис. 76) и к счетчикам электронных часов на экране дисплея будут сформированы строка из трех групп по две цифры (часы, минуты и секунды) и группа из шести цифр (частота работы трансивера).
