Устройства индикации состояния регистровых структур

Цифровые индикаторы часто являются единственными периферийными устройствами микро-ЭВМ. В них широко используются двоичные индикаторы для представления информации на магистралях адреса, данных, аккумулятора и т. п. и буквенно-цифровые индикаторы, например при вводе данных с клавиатуры.

Широкое распространение получили двоичные индикаторы с применением миниатюрных ламп накаливания и светодиодов, так как они совместимы со схемами ТТЛ-типа и имеют высокую надёжность. На рис. 3.64,а приведена схема индикации при работе микросхемы К155ЛА7 на лампу накаливания типа НСМ-6,3-20. Резистор R=680 Ом при закрытом транзисторе вентиля У1 обеспечивает на лампе напряжение около 15% от номинального значения, при котором лампочка ещё не светится, но подогревается, благодаря чему повышается её сопротивление. Это существенно снижает ток через открывающийся транзистор вентиля У1.

а) U_ип=5 В б) U_ип=5 В в) U_ип=5 В

Л Д R

R Д

R

Рис. 3.64. Схемы двоичных индикаторов

Светодиоды излучают световые волны при прохождении в прямом направлении электрического тока 5-20 мА, обеспечивающего хорошую видимость при нормальном освещении. На рис. 3.64,б приведена схема управления светодиодом низким уровнем на выходе схемы ТТЛ-типа. В данной схеме сопротивление

R=(U_ип-U_д-U⁰_вых)/I_д ,

Например, при U_ип= 5В, U_д= 1,9В, U⁰_вых= 0,1В I_д= 10мА сопротивление R= 300 Ом.

На рис. 3.64,в приведена схема управления светодиода высоким уровнем на выходе схемы ТТЛ-типа с открытым коллектором. Для данной схемы

R=(U_ип-U_д)/I_д ,

Поскольку U_д >> U⁰_вых , рекомендуется вместо резистора R применять активный генератор тока. Это устраняет броски тока при включении и выключении светодиода и уменьшает помехи по цепям питания.

Отечественная промышленность серийно выпускает цифровые и буквенные индикаторные лампы тлеющего разряда (серии ИН), которые широко применяют в аппаратуре отображения информации, вычислительной технике и различных измерительных приборах. Для управления ими разработаны специальные микросхемы К155ИД1.

В данной схеме сопротивление

R=(U_ип-U_л- U⁰_вых)/I_д ,

где U_ип­­ 200 В; U_л – напряжение поддержания заряда на лампе; U⁰_вых – уровень напряжения на активном выходе микросхемы; I_л – ток индикации.

Например, при U_ип=200 В, U_л=150 В, U⁰_вых=2,5 В, I_л=2 мА, сопротивление R=24 кОм.

Семисегментный индикаторы содержат семь светодиодов, расположенных так, как показано на рис. 3.65,б. С помощью такого индикатора можно индицировать цифры от 0 до 9 и некоторые буквы латинского алфавита. Индикатор может иметь дополнительный светодиод для индикации десятичной точки. Аноды или катоды всех светодиодов-сегментов индикатора обычно объединены. Для представления десятичных цифр от 0 до 9 используются соответствующие комбинации сегментов, свечением которых управляет специально разработанная микросхема – семисегментный дешифратор. На рис. 3.65, б показана схема управления индикатором АЛ305 с помощью дешифратора К514ИД2.

U_ип A B C D E F G

R

Рис. 3.65. Схемы десятичного индикатора на газоразрядной лампе (а) и буквенно-цифрового семисегментного индикатора (б)

Применение многоразрядных семисегментных индикаторов, показанных в последней схеме, имеет следующий недостаток: для каждого разряда необходим свой дешифратор, что приводит к большому количеству соединений с индикатором. Для устранения этого недостатка применяют мультиплексное управление многоразрядным индикатором, пример которого приведён на рис. 3.66. Схема содержит генератор, подключённый ко входу 3-разрядного двоичного счётчика Сч (для 8-разрядного цифрового индикатора), который циклически устанавливает адреса четырёх мультиплексоров МС 8®1 и дешифратора ДШ 1 из 8. Последний через буферный усилитель БУ подключает источник питания к одному из восьми индикаторов (в точку соединения всех анодов сегментов). Все одноимённые сегменты восьми индикаторов соединяются вместе и подключаются к соответствующим выходам семисегментного дешифратора. На входы семисегментного индикатора через четыре мультиплексора МС подаётся один из восьми 4-разрядных двоичных кодов индицируемых восьми десятичных разрядов.

Так как каждый десятичный разряд включён только в течение одного из восьми периодов тактового сигнала генератора, необходимо так выбрать резистор на выходе семисегментного дешифратора, чтобы ток сегмента был в восемь раз больше необходимого среднего значения.

Кроме рассмотренных типов индикаторов широко применяются точечные матрицы светодиодов 5´7, линейчатые светодиодные индикаторы,

8

1

3 8

Рис. 3.66. Схема мультиплексора управления 8-разрядным семисегментным индикатором

электронно-лучевые трубки, электролюминесцентные индикаторы, вакуумные катодно-люминесцентные индикаторы, жидкокристаллические и др.