4.7. Практическая схема устройства отображения информации с большим количеством знакомест на ппи типа ипв70а-4/5х7к

Для практического применения индикатора ИПВ70А-4/5Х7К требуется его взаимодействие с внешним источником данных, с генератором символов и схемами, обеспечивающими регенерацию воспроизводимой информации. Структурная схема такого устрой­ства изображена на рис. 4.17. В данной схеме прием входных данных и преобразование их из биполярного последовательного кода в униполярный последовательный в преобразователе кода, запись и преобразование из последовательного в параллельный в регистре данных, а также определение паузы и дешифрация адреса осуществляются аналогично приведенному выше при опи­сании устройства управления индикаторами ЗЛС340А.

Недостатком предыдущей схемы является то, что при поступ­лении данных с низкой частотой на поле индикаторов становится заметна для глаза смена информации, утомляющая оператора. Например, при поступлении данных с частотой 12 кГц в соответ­ствии с ГОСТ 18977-79 каждое информационное слово передает­ся 32 разрядами, между информационными словами пауза не менее 4т, где т — период одного бита информации. При частоте передачи информации 12 кГц т = 80 мкс (для расчета паузу примем равной 8т). Предположим, что поле индикаторов содер­жит т знакомест (примем т = 300).

При кодировании данных вторым способом, приведенным в табл. 4.3, в каждом информационном слове передаются данные на два знакоместа. Следовательно, время ввода данных t_в.д на все поле индикаторов составит

t_в._д=(32 + 8)т(m/2); t_в._д = 40.80(300/2) =0,48 с,

где (32+ 8) т — время передачи одного слова информации; m/2 — необходимое количество слов.

Как видно из расчета, смена информации будет свободно наблюдаться оператором, работающим с таким устройством. Если данные меняются часто, то изображение на поле индика­торов будет «плавающим». Устранение этого явления обеспечи­вается вводом в схему второго оперативно запоминающего уст­ройства, при этом поступающие данные записываются на все поле индикаторов, например в ОЗУ1, а со второго ОЗУ в это время считываются данные на индикаторы. После записи вход­ных данных на все поле индикаторов (на кадр) ОЗУ1 перево­дится в режим считывания, а ОЗУ2 в режим записи, т. е. теперь входные данные будут записываться в ОЗУ2. Для обеспечения поочередной записи данных в ОЗУ1 и ОЗУ2 в последнем инфор­мационном слове должна приходить от источника данных коман­да (признак) «Конец кадра».

В предлагаемой схеме (см. рис. 4.17) триггер конца кадра определяет, в какое из ОЗУ будет записываться поступающая от внешнего источника информация. Исходное состояние этого триггера произвольное, так как управление ОЗУ симметричное, поэтому безразлично, в какое из них будет начинаться запись информации. Предположим, триггер конца кадра находится в ну­левом состоянии, которому соответствует запись данных в ОЗУ!, а считывание — в ОЗУ2. В этом случае по нулевому сигналу триггера конца кадра коммутатор адресов ОЗУ подключит на адресный вход ОЗУ! выход дешифратора адреса, а на адресный вход ОЗУ2 — выход счетчика адресов. Одновременно формиро­ватель сигналов управления ОЗУ переведет ОЗУ! в режим запи­си, а ОЗУ2 — в режим считывания. Это состояние будет до тех пор, пока не придет во входных данных команда «Конец кадра» , (например, «1» в 29-м разряде информационного слова с послед­ним словом информации для данного кадра воспроизводимого изображения). По команде «Конец кадра» триггер конца кадра переключается в состояние 1. Коммутатор адресов ОЗУ по сигна­лу 1 с триггера конца кадров подключит на адресные входы ОЗУ! выход счетчиков адресов, а на адресные входы ОЗУ2 вход дешифратора адреса, при этом формирователь сигналов управления ОЗУ переведет ОЗУ! в режим считывания, а ОЗУ2 в режим записи. Таким образом, вновь поступающая от внеш­него датчика информация будет воспроизводиться на поле инди­каторов с задержкой (для примера, расчеты к которому приве­дены выше, на время, равное 0,48 с), но смена информации на индикаторах будет осуществляться с частотой смены кадров и не будет заметна оператору.

Считанная из ОЗУ! или ОЗУ2 информация в виде 7-разряд­ных кодов символов поступает на генератор символов, на кото­рый одновременно поступает код перебора адресов со счетчика делителя на 7. Под действием кода перебора адресов и кода символа генератор символов выдает семь 5-разрядных кодов, соответствующих изображаемому символу, которые поступают на коммутатор кодов символов. На управляющие входы коммута­тора со счетчика-делителя на 5 поступает код выбора столбца. Счетчик-делитель на 5 переключается по сигналу со счетчика адресов, который выдается один раз после перебора всех адре­сов ОЗУ.

Рис. 4.17. Структурная схема устройства отображения информации на пиликаторах типа ИПВ70А-4/5Х 7К

При первой кодовой комбинации на управляющих входах коммутатора кодов символов на вход сдвигового регистра ин­дикатора 1 — 1 ИПВ70А-4/5Х7К подключится первый выход генератора символов.

В данном случае кодировка ПЗУ генератора символов осу­ществляется таким образом, чтобы на первом выходе были зако­дированы первые столбцы всех символов, на втором — вторые и т. д. до пятого. Такая кодировка генератора символов и использование коммутатора кодов символов вместо традиционно­го сдвигового регистра с параллельным входом и последователь­ным выходом позволяет непрерывно считывать данные из генера­тора символов, так как не требуется потеря одного такта на запись параллельного кода столбца из генератора символов в сдвиговый регистр с параллельным входом и последовательным выходом. Затем данные выталкиваются в последовательном коде в сдвиговые регистры индикаторов ИПВ70А-4/5Х 7К.

При построении схемы адресации ОЗУ необходимо учесть, что первым выбирается для представления символ, расположен­ный в крайнем правом положении первой линейки индикаторов. Пусть поле индикаторов содержит К линеек индикаторов по N знакомест в каждой линейке. Первая цифра в схеме (см. рис. 4.17) обозначает номер линейки, а вторая — номер знако­места в линейке.

Код первого столбца с выхода коммутатора кодов для N-го знакоместа первой линейки поступает одновременно на входы сдвиговых регистров индикаторов 1 — 1, 1 — 2, ..., 1 — К, однако записывается он только в сдвиговый регистр первого индикатора первой линейки, так как только на индикаторы пер­вой линейки поступают в этот момент тактовые импульсы с формирователя тактовых импульсов. При последовательном пере­боре адресов на адресных входах ОЗУ1 коды первых столбцов с выхода генератора символов через коммутатор последовательно будут проталкиваться в сдвиговые регистры индикаторов 2 — 1 и т. д. до индикатора N — 1.

После этого формирователь тактовых импульсов отключит тактовые импульсы от входов индикаторов первой линейки и подключит их ко входам индикаторов второй линейки. Одновре­менно по сигналам с формирователя импульсов запуска ждущего мультивибратора и тактовым импульсам столбцов со второго инвертора на выходе 1 — 1 (здесь первая цифра означает номер столбца индикаторов, а вторая — номер линейки индикаторов) сдвигового регистра столбцов сформируется единичный сигнал импульса столбца.

Этот сигнал через усилители сигналов столбцов подключит первые столбцы всех индикаторов первой линейки к источнику питания. Теперь информация, присутствующая в сдвиговых ре­гистрах первой линейки, будет отображена на первых столбцах первой линейки индикаторов в течение времени индикации. На рис. 4.18 представлена временная диаграмма формирования импульсов столбцов.

Рис. 4.18. Временная диаграмма формирования импульсов столбцов

В это время будет записываться информация для первых столбцов индикаторов в сдвиговые регистры индикаторов второй линейки.

После записи информации для первых столбцов во все сдви­говые регистры индикаторов второй линейки формирователь тактовых импульсов отключит тактовые импульсы от индикаторов второй линейки и подключит их к индикаторам третьей линейки. В то же время сдвиговый регистр столбцов подключит через усилители сигналов столбцов первые столбцы второй линейки к источнику питания.

Рис. 4.19. Схема ждущего мультивибратора на ИМС 133АГЗ

Аналогично запись информации и подключение первых столб­цов к источнику питания будет проходить по K-ю линейку инди­каторов включительно. Далее сдвиговый регистр столбцов отклю­чит от источника питания первые столбцы индикаторов первой линейки, а формирователь тактовых импульсов подключит такто­вые импульсы на входы индикаторов первой линейки. Одновре­менно счетчик-делитель на 5 изменит свое состояние на 1, а код адресов на входе ОЗУ1 установится в первоначальное состояние.

Рис. 4.20. Временная диаграмма формирования импульсов первых столбцов всех линеек при различных положениях потенциометра «Яркость»:

а максимальная яркость; б промежуточная яркость; в минимапьная яркость

По кодовой комбинации со счетчика-делителя на 5 коммута­тор кодов символов подключит второй выход генератора симво­лов ко входам сдвиговых регистров индикаторов. Теперь, повто­ряя перебор адресов на входе ОЗУ1, с выхода генератора симво­лов будет считываться информация для вторых столбцов индика­торов первой линейки. После записи информации для вторых столбцов первой линейки сдвиговый регистр подключит вторые столбцы первой линейки индикаторов к источнику питания, а первые столбцы второй линейки индикаторов отключит от источника питания и т. д. Этот процесс записи информации в сдвиговые регистры индикаторов и подключение соответствую­щих столбцов индикаторов к источнику питания аналогично будет осуществляться для вторых столбцов третьей — K-и линеек индикаторов.

Далее весь цикл ввода данных в сдвиговые регистры и их отображение на индикаторах повторяется с частотой кадра.

Для обеспечения работы устройства при различных усло­виях внешней освещенности в схеме предусмотрено регулирова­ние яркости за счет широтно-импульсной модуляции импульсов столбцов. Принцип работы схемы регулирования яркости заклю­чается в следующем. Ждущий мультивибратор (рис. 4.19), со­бранный на ИМС 133АГЗ, по сигналам с формирователя им­пульса запуска формирует импульс определенной длительности. Длительность этого сигнала зависит от емкости конденсаторов и сопротивления потенциометра «Яркость». Приведенная на рис. 4.19 схемная реализация ждущего мультивибратора обес­печивает максимальную длительность выходного импульса до 750 мкс. Максимальная длительность выходного сигнала жду­щего мультивибратора должна быть равной или незначительно превышать максимальную длительность импульса столбца, она определяется емкостью конденсатора С₁ и сопротивлениями ре­зисторов R₂ и R₃. При этом потенциометр К-_л устанавливается в положение максимального сопротивления. Здесь резистор R? обеспечивает минимальную заданную яркость свечения инди­каторов при минимальном R₃.

Выходной сигнал со ждущего мультивибратора поступает на схему И, на второй вход которой поступает сигнал с форми­рователя импульса запуска. Выходной сигнал схемы И является импульсом запуска сдвигового регистра столбцов. Длительность выходных сигналов сдвигового регистра столбцов зависит от длительности импульса запуска (см. рис. 4.18), максимальное значение которой определяется сигналом с формирователя им­пульсов запуска, а промежуточные значения зависят от длитель­ности импульсов с выхода ждущего мультивибратора. На рис. 4.20 для простоты пояснения представлена временная диаграмма формирователя только импульсов первых столбцов для поля индикаторов, состоящего из шести линеек, при различных поло­жениях потенциометра «Яркость».

Как видно из временной диаграммы, длительность выходных сигналов сдвигового pегистра столбцов изменяется дискретно с периодом тактовой частоты сдвигового регистра столбцов. Так как в данном примере длительность максимального импульса запуска равна шести периодам тактовой частоты, то число градаций яркости будет равным пяти при условии, что минималь­ной яркости соответствует длительность импульса столбцов, рав­ная одному периоду тактовых импульсов.

В этой схеме управления индикаторами ИПВ70А-4/5Х7К, в отличие от приведенной на рис. 4.17, ввод данных в сдвиговые регистры индикаторов и подключение соответствующих столб­цов индикаторов к источнику питании осуществляются с пере­крытием во времени, т. е. когда вводятся данные, например, для вторых столбцов первой линейки индикаторов светодиоды первых столбцов второй — K-и линеек индикаторов подключены к источнику питания. Следовательно, время включенного состоя­ния светодиодов увеличено за счет уменьшения в К раз времени ввода данных в сдвиговые регистры индикаторов. Можно также, не уменьшая времени ввода данных, в К раз уменьшить такто­вую частоту ввода данных. Такой принцип ввода данных и под­ключение столбцов индикаторов к источнику питания целесо­образно применять когда:

количество знакомест более 100;

используются индикаторы при высокой внешней освещенно­сти, так как увеличено время включенного состояния светодио­дов, а следовательно, больше яркость свечения индикаторов;

ограничена частота записи данных в сдвиговые регистры индикаторов (выполненные на КМОП-структуре).

4.8. Схема интерфейса для индикаторов типа ипв70а-4/5х7к

Рассмотренная в предыдущей схеме связь индикаторов ИПВ70А-4/5Х7К. с внешним источником информации имеет недостаток, заключающийся в том, что данные от внешнего источника должны поступать для всего поля индикаторов в каж­дой новой посылке, даже если они меняются незначительно. В этом легко убедиться на примере. Допустим, на поле инди­каторов представлена информация, которая записана в ОЗУ1; в следующей посылке необходимо изменить информацию только на первой линейке индикаторов. Эта посылка данных будет за­писана в ОЗУ2. После записи в ОЗУ2 эта информация инди­цируется на поле индикаторов. Далее в последующей посылке изменится информация на третьей линейке индикаторов, а на всех остальных останется неизменной, поэтому не выдается дат­чиком информации. После записи последней посылки в ОЗУ1 она отображается на индикаторах и оказывается, что предыду­щая посылка данных для первой линейки была записана в ОЗУ2 и отсутствует в ОЗУ!, следовательно, она не будет воепроизведена на поле индикаторов, т. е. информация будет по­теряна. Вывод данных на все поле индикаторов в каждой по­сылке необоснованно загружает внешний источник, особенно при передаче больших массивов информации, т. е. при большом количестве знакомест на поле индикаторов.

Рис. 4.21. Структурная схема интерфейса для индикаторов тина ИПВ70Л-4/5Х 7К

Структурная схема интерфейса для индикаторов типа ИПВ70А-4/5Х7К, представленная на рис. 4.21, позволяет иск­лючить потерю информации при поступлении от внешнего ис­точника только меняющихся данных.

Здесь, как и в предыдущей схеме, осуществляется преобра­зование биполярного последовательного кода в униполярный последовательный код в преобразователе кода, затем запись его в регистр данных, дешифрация адреса и переключение триггера конца кадра по команде от внешнего источника, поэтому под­робное описание не приводится. Отличие этой схемы от преды­дущей заключается лишь в схеме подключения ОЗУ. В обеих схемах два ОЗУ, но запись информации с коммутатора данных в последней схеме производится только в ОЗУ1. В схеме интер­фейса (рис. 4.21) ОЗУ1 почти все время находится в режиме записи, а ОЗУ2 в режиме считывания. По окончании записи посылки данных в ОЗУ1 в последнем слове данных поступает от источника команда «Конец кадра», по которой триггер конца кадра выдает сигнал на коммутатор адресов и формирователь сигналов управления. Коммутатор адресов отключит выход дешифратора адреса от адресных входов ОЗУ1 и подключит на его входы выход счетчика адресов. На адресные входы ОЗУ2 будет по-прежнему поступать код со счетчика адресов, т. е. в данном режиме на ОЗУ] и ОЗУ2 будут поступать одни и те же адреса. Формирователь сигналов управления приведет ОЗУ1 в режим считывания, а ОЗУ2 в режим записи. Далее, считы­ваемая из ОЗУ1 информация в виде 7-разрядных кодов симво­лов поступает на генератор символов и на вход данных ОЗУ2. Так как ОЗУ2 находится в режиме записи, то информация из ОЗУ1 будет полностью переписана в ОЗУ2 по тем же адресам. После считывания всего массива данных из ОЗУ1 счетчик ад­ресов выдает сигнал, по которому триггер конца кадра пере­ключится в исходное состояние, а следовательно, коммутатор адресов вновь подключит выход дешифратора адреса к адресным входам ОЗУ!, отключив их от выходов счетчика адресов. Одно­временно формирователь сигналов управления переведет ОЗУ1 в режим записи, а ОЗУ2 в режим считывания. Такой способ организации записи и считывания данных из ОЗУ позволяет исключить потерю информации. Дальнейшая работа схемы ана­логична описанной в § 4.6, поэтому здесь не приводится.