4.5. Устройства отображения информации на основе буквенно-цифровых индикаторов, управляемых стробированием по строкам

Способ управления БЦИ стробированием по строкам обеспе­чивает работу при меньших импульсных токах. Действительно, независимо от количества индицируемых знакомест, ток через возбужденный светоизлучающий элемент практически всегда не больше чем в 7 — 8 раз превышает постоянный прямой макси­мально допустимый ток через элемент матрицы, так как скваж­ность стробирующих импульсов постоянна и равна 7. Это позво­ляет обеспечивать индикацию большего количества знаков при использовании одного дешифратора — генератора символов. На рис. 4.10 представлена структурная схема управления мат­ричных индикаторов способом стробирования по строкам.

Рис. 4.10. Структурная схема управления буквенно-цифровыми индикаторами (способ стробирования по строкам)

Как и в схеме управления БЦИ способом стробирования по столбцам, записанная с клавиатуры информация через шифра­тор по сигналам счетчика выборки индикаторов поочередно по­ступает на входы регистров памяти символов 1, 2, ..., N. После­довательная выборка информации сигналами счетчика управле­ния перезаписи их указанных регистров позволяет выводить из генератора символов информацию о состоянии первой строки первого, затем второго, третьего и т. д. индикатора в регистры памяти строк соответствующего символа. Формирователи тока строк подготавливают цепь управления светодиодов со стороны генератора символов.

Счетчик стробирования строк, считающий по модулю 7, через формирователи токов строк замыкает контур протекания тока через СИД первых строк всех индикаторов, обеспечивая на них индикацию информации. Затем из генератора символов выби­рается информация о состоянии вторых строк всех индикаторов, она поочередно заносится в соответствующие регистры памяти строк. Счетчик стробирования строк через формирователи токов замыкает контур протекания токов через СИД вторых строк всех индикаторов, высвечивая на них информацию. Таким же обра­зом индицируется информация третьей, четвертой и т. д. строки. При частоте регенерации информации на каждой из строк 100 Гц индикация воспринимается без мельканий.

Однако необходимо учесть, что при создании устройств отоб­ражения информации с большим количеством знакомест (100 и более) приведенная выше схема управления индикаторами ста­новится неприемлема. Так, например, для индикаторов типа ЗЛС340А средний прямой ток через светодиод (I_пр) равен 10 мА, а время экспозиции (t_э,) составляет с учетом записи данных в буферные регистры 1/8 часть от периода кадра (t_к). Следова­тельно, импульсный ток СИД (I_имп) должен быть равен 80 мА. Для расчетов импульсных токов в устройстве отображения ин­формации на 100 индикаторов будем считать, что одновременно светится каждый второй СИД, т. е. из 500 СИД в каждой из строк устройства светится 250. Тогда импульсный ток, который должны коммутировать формирователи (усилители) токов строк, будет равен

I =I_имп-250 = 0,08*250=20 А.

К источникам питания при переключении электрических цепей с таким током предъявляются достаточно жесткие требования по обеспечению допусков на выходные напряжения. Кроме того, в схемах возникают нежелательные явления, приводящие к сбоям информации, воспроизводимой на индикаторах. Сбои информа­ции возникают из-за значительных бросков тока в цепи питания индикаторов, которые через емкостные связи и общую шину пи­тания (корпус) передаются на источник питания логических схем, формирующих изображение на индикаторах. Для исключе­ния этого явления необходимо разрабатывать специальные схемы управления для устройств отображения информации на боль­шое количество знакомест.

4.6. Практическая схема устройства отображения информации с большим количеством знакомест на ппи типа злс340а

В схеме, изображенной на рис. 4.11, представлен один из возможных вариантов связи индикаторов ЗЛС340А с внешним источником информации и способ подключения индикаторов, обеспечивающий коммутацию усилителя строк небольших токов.

В данном случае предполагается, что входная информация поступает в виде биполярного двоичного 32-разрядного кода. В этом виде передаются данные о воспроизводимых символах в виде семиразрядных кодов и о местоположении символов на поле индикаторов. При этом возможно кодирование двумя спосо­бами. Использование любого из способов определяется конкрет­ными задачами.

В табл. 4.2 и 4.3 представлены эти способы кодирования данных.

Таблица 4.2. Первый способ кодирования данных

Таблица 4.3. Второй способ кодирования данных

Первый способ предпочтительнее в том случае, когда внешний источник данных (ЦВМ) имеет мало внешних потребителей. Ад­ресная часть входной информации содержит 8 разщщов, т. е. 256 комбинаций, для передачи данных. Например, на буквенно-цифровой индикатор, состоящий из 120 знакомест, потребуется 40 адресных комбинаций (в одном 32-разрядном информацион­ном слове передаются данные на 3 знакоместа). Таким образом, первый способ кодирования подходит, если аналогичных потреби­телей у источника информации не более 8.

Рис. 4.11. Структурная схема устройства управления индикаторами типа ЗЛС340А

При большом числе потребителей предпочтительнее второй способ кодирования.

Обычно индикаторы размещаются в несколько линеек. Так, индикатор, состоящий из 120 знакомест, может быть размещен в 5 линеек по 24 знакоместа в линейке или 6 линеек по 20 знако­мест в линейке. Последнее размещение индикаторов приведено на рис. 4.12. Адресная часть при этом способе кодирования несет информацию только о местоположении двух символов в линейке, а номер линейки передается в коде данных. Следовательно, если в линейке 20 знакомест, то в адресной части будет задействова­но только 10 адресных комбинаций вместо 40 при первом способе кодирования.

Рис. 4.12. Размещение индикаторов на информационном поле в шесть строк по двадцать индикаторов в каждой

Так как схемное построение устройства управления индикато­рами не зависит от способа кодирования данных, то в приведен­ной схеме на рис. 4.11 представлен только второй способ кодиро­вания.

Код информации поступает на преобразователь, выполненный на ИМС 75АП002, которым он из биполярного преобразуется в униполярный последовательный код, сопровождаемый синхроим­пульсами (СИ). По отрицательным фронтам импульсов СИ последовательный код записывается в регистр. В соответствии с ГОСТ 18977-79 между 32-разрядными кодовыми посылками (словами) информации существует пауза, т. е. время, в течение которого информация не передается. Для обработки данных, записанных в регистр, необходимо определить паузу, которая го­ворит о том, что все 32 разряда информации записаны в регистр. По команде со схемы определения паузы дешифратор адреса расшифровывает адресную часть слова и три разряда данных (номер линейки).

При положительном анализе адреса с выхода дешифратора на формирователь сигналов управления подается код адреса ячейки оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). Однов­ременно по команде со схемы определения паузы формирова­тель сигналов управления выдает на ОЗУ команду «Запись». По команде «Запись» и при наличии адреса код первого символа запишется в соответствующую ячейку ОЗУ. После этого по сигналу из генератора тактовых импульсов коммутатор данных подключит на вход данных ОЗУ код-второго символа, а дешиф­ратор адреса сформирует адрес новой ячейки ОЗУ, куда и запи­шется код второго символа.

Для сокращения объема электронного оборудования и для простоты преобразования произвольной адресной части входной информации в упорядоченную последовательность адресов для записи данных в ОЗУ в качестве дешифратора адреса целесооб­разно использовать программируемые ПЗУ, например 556РТ5 или 556РТ7. После записи поступивших кодов символов в ОЗУ формирователь сигналов управления переводит ОЗУ в режим считывания, а на его адресные входы подключает выход генера­тора тактовых импульсов. На время записи данных в ОЗУ гене­ратор тактовых импульсов блокируется сигналом с дешифратора адреса, поэтому код адреса на выходе генератора тактовых импульсов в это время не изменится.

После записи данных блокирующий сигнал с генератора так­товых импульсов снимается, а на вход ОЗУ поступает следую­щий по порядку адрес на считывание данных. В этом режиме из ОЗУ будут последовательно считываться записанные данные о кодах символов. Пусть поле полупроводниковых индикаторов содержит К линеек и N знакомест в линейке.

Цикл формирования и воспроизведения изображения начина­ется с формирования генератором тактовых импульсов импульса запуска. Одновременно с других выходов генератора тактовых импульсов через формирователь сигналов управления на адрес­ные входы ОЗУ подается код адреса, по которому записан код символа для первого знакоместа первой линейки индикаторов. Код соответствующего символа, считанный из ОЗУ, поступает на генератор символов, который может быть реализован на микро­схемах памяти 505-й серии со стандартными программами или на программируемых потребителем микросхемах.

Единственное требование к генератору символов состоит в том, что выходные данные для каждого символа должны быть собраны в виде семи наборов из пяти разрядов каждый. Генера­тор символов по данным из ОЗУ и коду строки (первой), посту­пившему из генератора тактовых импульсов, выдает в буферные накопители 5-разрядный код первой строки выбранного символа. В это время сдвиговый регистр сигналов записи по импульсу запуска и тактовому импульсу (ТИ) формирует на выходе 1 — 1 импульс записи, в результате 5-разрядный код будет запи­сан в буферный накопитель 1 — 1 (рис. 4.13).

Выходы буферного накопителя 1 — 1 через усилители тока под­ключены к шинам столбцов индикатора 1 — 1. Здесь и далее пер­вая цифра означает номер знакоместа в линейке, вторая цифра означает номер линейки. Одновременно сдвиговый регистр строк (см. рис. 4.11) на выходе 1 — 1 сформирует по сигналу импульса запуска и импульсу записи 1 — 1 импульс первой строки первой линейки, а первый триггер задержки установится в нулевое со­стояние (рис. 4.14). Далее код адреса на входе ОЗУ изменится на 1 и на генератор символов поступит код следующего символа, а код строки останется прежним. Следовательно, на выходе гене­ратора символов появится 5-разрядный код первой строки второ­го символа, который запишется в накопитель 2 — 1 по следующе­му импульсу записи. Импульсы записи формируются на каждую адресную комбинацию, поступающую на ОЗУ с генератора такто­вых импульсов, так как частота смены адреса совпадает с часто­той ТИ.

Коды символов первых строк аналогичным образом будут за­писаны с N буферных накопителей данных, т. е. для всех индика­торов первой линейки. После записи данных в N — 1 буферный накопитель первый триггер задержки установится в состояние 1 и импульс первой строки первой линейки пройдет через схему задержки и подключит через первый ключ шину первых строк первой линейки индикаторов к источнику питания. При этом за­горятся только те светодиоды первой строки, которым соответст­вует нулевое состояние разряда буферных накопителей. Схема задержки обеспечивает подключение через ключи строк соответ­ствующей шины строк индикаторов к источнику питания только после записи данных во все буферные накопители соответствую­щей линейки.

На рис. 4.15 представлен один из вариантов принципиальной схемы подключения индикаторов типа ЗЛС340А. Предпола­гается, что в местах пересечения шин столбцов и строк установ­лены СИД, причем аноды СИД подключены к шинам столбцов, катоды — к шинам строк.

Работа приведенной схемы поясняется на примере включения только одного СИД в матрице размером 5X7. Код из генератора символов по импульсу записи запишется в регистр D₁ (буферный накопитель данных). В данной схеме включенному состоянию СИД соответствует нулевой уровень на выходе регистра D₁. При нулевом уровне на выходе D₁ транзистор VТ1 (усилитель тока) откроется (R₁ задает токовый режим транзистора VT₁), напряже­ние источника питания подключится на аноды СИД, объединен­ных в первый столбец матриц. Одновременно на выходе регистра D₂ (сдвигового регистра строк) формируется импульс седьмой строки и подается на вход D₃ (схемы задержки). На второй вход D₃ подается импульс с триггера задержки. При совпадении сигналов с регистра D₂ и импульса с триггера задержки на выходе D₃ появится нулевой уровень сигнала, которым откры­вается транзистор VТ-2. Резисторы R₂ и R₃ задают режим работы транзистора VТ₂. Открытый транзистор VТ₂ подключит напряже­ние источника питания к базе транзистора УТ_Л (ключ строк). При открывании транзистора VT₃ катоды СИД седьмой строки будут подключены к корпусу источника питания. При этом СИД, подключенный анодом к первому столбцу, а катодом к седьмой строке, загорится.

Рис. 4.13. Схема подключения поля из Л¹ X Л полупроводниковых индикаторов типа ЗЛС340А

Рис. 4.14. Временная диаграмма формирования импульсов записи

Рис. 4.15. Схема подключения индикаторов ЗЛС340А

Токовый режим транзистора VT₂ в приведенной схеме задан таким, что он обеспечивает одновременное включение до 16 клю­чей строк, т. е. одновременно могут бы,., подключены к корпусу одноименные шины строк 16 индикаторов типа ЗЛС340А.

Далее из ОЗУ выводятся данные для второй линейки индика­тора, но при этом код строки на входе генератора символов ос­тается без изменения. При записи в буферный накопитель I — 25-разрядного кода символа для первой строки первого знакоместа второй линейки сдвиговый регистр по сигналу им­пульса записи 1 — 2 сформирует на выходе 1 — 2 импульс первой строки второй линейки, а второй триггер задержки установится в нулевое состояние. Когда будут записаны данные для второй линейки во все буферные накопители (с I — 2 по N — 2), схема задержки через ключи строк подключит к источнику питания пер­вую шину строк второй линейки индикаторов. Теперь загорятся СИД, соответствующие нулевым состояниям разрядов буферных накопителей первой строки второй линейки. Так, последовательно будут записаны данные в буферные накопители для первых строк третьей, четвертой, ..., К-й линеек, схема задержки подключит их к источнику питания.

После вывода данных для первых строк всех К линеек инди­каторов код адреса на входе ОЗУ снова будет первоначальный, т. е. вновь будет считан из ОЗУ код символа для первого знако­места первой линейки.

Рис. 4.16. Временная диаграмма формирования импульсов строк для поля инди­каторов из шести линеек

Разница будет лишь в том, что код выбора строки на вхиде генератора символов изменится на единицу (будет выбран;, вто­рая строка), а сдвиговый регистр строк через схему задержки и ключи строк будет поочередно, начиная с первой линейки, отклю­чать шины первых строк от источника питания и поочередно подключать к нему шины вторых строк, начиная с первой ли­нейки. Таким образом, теперь будут светиться СИД вторых строк с первой по K-ю линейку индикаторов. Далее код выбора строк на входе генератора символов последовательно переберет с третьей до седьмой строки, что позволит последовательно выб­рать и воспроизвести на светодиодных индикаторах полностью символы, считанные из ОЗУ. Затем цикл вывода и воспроизведе­ния данных будет повторяться с частотой кадра, которая должна быть для объектов, подверженных вибрации, не менее 100 Гц.

Как видно, эта схема устройства управления индикаторами типа ЗЛС340А исключает переключение цепей с большими им­пульсными токами. В данном случае отключена всегда одна, например первая, строка четвертой линейки индикаторов, а остальные пять (рис. 4.16) по линии Л — А находятся под током. Это значит, что когда, например, записываются данные в буфер­ные регистры для первой строки четвертой линейки, она отключе­на от источника питания, а первые строки первой — третьей линеек и седьмые строки пятой-шестой линеек в это время под­ключены к источнику питания. Затем, когда будут записаны дан­ные в буферные регистры для N индикаторов первой строки чет­вертой линейки, она подключится к источнику питания и одно­временно отключится от источника питания седьмая строка пятой линейки.

Таким образом, при такой схеме управления источник пита­ния всегда имеет почти постоянную нагрузку. Разброс в нагрузке определяется только различным количеством включенных СИД в той или иной строке.