Краткая информация об интегральных ЦАП
В табл. 7.1 приведены сведения об основных параметрах некоторых интегральных ЦАП, выпускаемых корпорацией Analog Devices.
Контрольные вопросы
1. Оцените входное сопротивление RВЫХ 10-разрядного ПКН на основе управляемого делителя напряжения последовательного типа, если номинальное сопротивление резистора делителя 1 кОм, а значение управляющего кода на входе ПКН NУПР = 256.
2. Оцените входное сопротивление RВХ 12-разрядного ПКН на основе управляемого делителя напряжения параллельного типа, если номинальное сопротивление резистора делителя 1 кОм, а значение управляющего кода на входе ПКН NУПР = 256.
3. Оцените входное сопротивление RВЫХ 12-разрядного ПКН на основе резистивной матрицы R-2R, если номинальное сопротивление резистора R = 10 кОм, а значение управляющего кода на входе ПКН NУПР = 512.
4. Оцените входное сопротивление RВЫХ 12-разрядного ПКН с суммированием напряжений на основе сетки резисторов, если номинальное сопротивление резистора R = 10 кОм, а значение управляющего кода на входе ПКН NУПР = 512.
5. Оцените выходное сопротивление RВЫХ 10-разрядного ПКН на основе управляемого делителя напряжения последовательного типа, если номинальное сопротивление резистора делителя 1 кОм, а значение управляющего кода на входе ПКН NУПР = 256.
6. Оцените выходное сопротивление RВХ 12-разрядного ПКН на основе управляемого делителя напряжения параллельного типа, если номинальное сопротивление резистора делителя 1 кОм, а значение управляющего кода на входе ПКН NУПР = 256.
7. Оцените входное сопротивление RВХ 12-разрядного ПКН с суммированием токов на основе матрицы резисторов с весовыми коэффициентами, если номинальное сопротивление резистора матрицы R = 1 кОм, а значение управляющего кода на входе ПКН NУПР = 256.
8. Почему в быстродействующих ПКН используются токовые ключи?
9. Какой из известных вам типов ПКН является наиболее быстродействующим и почему?
10. Какой из известных вам типов ПКН потенциально обеспечивает наибольшую разрядность преобразования и почему?
11. Укажите достоинства и недостатки ПКН на основе управляемого делителя напряжения параллельного типа.
12. Укажите достоинства и недостатки ПКН на основе управляемого делителя напряжения последовательного типа.
13. Укажите достоинства и недостатки ПКН с суммированием напряжений на основе сетки резисторов.
14. Укажите достоинства и недостатки ПКН с суммированием токов на основе матрицы резисторов с весовыми коэффициентами.
15. Укажите достоинства и недостатки ПКН с суммированием токов на основе резистивной матрицы R-2R.
8. УСТРОЙСТВА ИНДИКАЦИИ
ЦИФРОВЫХ ПРИБОРОВ
Индикация показаний в цифровых приборах, как правило, производится с использованием электровакуумных, светодиодных, жидкокристаллических или блинкерных электромеханических индикаторов.
В газоразрядных индикаторах (ГРИ) используется излучение газового разряда. Различают следующие основные виды газового разряда: темный (I<10-6 А), тлеющий (I=10-6–10-1 А) и дуговой (I>10-1 А). Все газоразрядные индикаторы работают в режиме тлеющего разряда с холодным катодом. Такой разряд устанавливается при давлении газа несколько сотен паскалей и напряжении 100–200 В в зависимости от расстояния между электродами, материала катода и рода газа.
Газоразрядные приборы для отображения информации используют явление свечения газа, вызванное приложенным к нему напряжением. В зависимости от вида электрического разряда различают газоразрядные приборы тлеющего, дугового и коронного разряда. При разработке устройств индикации наибольшее распространение получили приборы с тлеющим разрядом.
Неоновая лампа – простейший индикаторный прибор с тлеющим разрядом. Лампа имеет два электрода, выполненных в виде дисков или стержней различной конфигурации, помещенных в герметичный стеклянный баллон, заполненный газовой смесью на основе неона. Под действием внешнего напряжения между электродами возникает тлеющий разряд, сопровождающийся свечением газа.
Маркировка газоразрядных индикаторных ламп включает две буквы (ИН – индикаторная) и одну цифру, указывающую номер модификации прибора (например, ИН – 4).
Область отрицательного свечения тлеющего разряда повторяет контуры катода, окружая его светящейся оболочкой. Это свойство разряда используется в сегментном ГРИ, который является типичной лампой тлеющего разряда. Катод представляет собой определенным образом заданную геометрическую деталь: цифры от 0 до 9, знаки +, -, буквы Ом, В, А и другие символы. Катоды располагают так, чтобы их свечение было отчетливо видно. Таким образом, индикатор имеет несколько катодов, равных числу отображаемых символов, и один общий анод.
Газоразрядные цифровые индикаторы изготавливаются с боковым или торцевым расположением знаков в цокольном и бесцокольном исполнении. Высота цифр 8 – 30 мм. При ограниченных размерах поля отображения удобно использовать торцевые индикаторы, среди которых имеются и такие, у которых цифры расположены по кругу, как на циферблате часов. В такой конструкции размеры цифр малы и не превышают 3 мм. Мало места занимают и те цифровые индикаторы, которые имеют баллон квадратной формы. Это позволяет располагать вплотную друг к другу одновременно несколько цифровых индикаторов.
Совершенствование ГРИ привело к созданию матричных газоразрядных индикаторов, называемых еще газоразрядными индикаторными панелями (ГИП). Различают ГИП постоянного тока (ГИПП), ГИП постоянного тока с самосканированием (ГИПС) и ГИП переменного тока (высокочастотные, ГИПВ).
Индикаторные панели
Газоразрядные индикаторные панели называют также матричными индикаторами, так как они представляют собой множество светоизлучающих элементов, образуемых на пересечениях ортогональных электродов.
ГИПП. Конструкция ГИП постоянного тока с внешней адресацией изображена на рис. 8.1. Образующиеся в местах пересечения анодов и катодов светоизлучающие ячейки электрически и оптически изолированы друг от друга с помощью диэлектрической матрицы, отверстия в которой совмещены с местами пересечения электродов. Пространство между подложками заполнено газом.
Рис 8.1. Структура ГИП постоянного тока с внешней адресацией
На рисунке обозначено: 1 – подложки; 2 – катоды-столбцы; 3 – диэлектрическая матрица; 4 – отверстия; 5 – аноды-строки
Основное применение ГИП постоянного тока нашли либо в качестве экранов индивидуального пользования с ограниченной информационной емкостью (ГИП1000), либо в качестве элементов большого экрана (ИГПП - 32´32). Основные параметры таких ГИП приведены в табл. 8.1.
Таблица 8.1
| Тип индикатора | Число ЭО | Размер ЭО | Цвет свечения | Яркость кд/м2 | Минимальный Угол обзора, град | Напряжение Возникновения Разряда, В | Ток разряда, мА |
| ГИП 1000 | 100´100 | 0,6 | Оранжево- красный | 0,19 – 0,3 | |||
| ИГПП – 32´32 | 32´32 | Зеленый |
ГИПС. В целом ГИП с самосканированием представляет собой многострочный прибор, причем все его строки присоединены к источникам питания через отдельные резисторы, что делает возможным независимый параллельный ввод информации.
Электродная структура газоразрядной индикаторной панели с самосканированием показана на рис. 8.2.
Рис. 8.2. Электродная структура ГИП с самосканированием
На рисунке обозначено: 1 – аноды сканирования; 2 – электроды дежурного разряда; 3 – катод сброса; 4 – диэлектрическая матрица с отверстиями; 5 – аноды индикации; 6 – переднее стекло; 7 – отверстия связи;
8 – катоды сканирования; 9 – стеклянная пластина; 10 – канавки.
Большей частью ГИП с самосканированием представляют собой вытянутые по горизонтали структуры с ограниченным числом строк и большим числом столбцов. Наиболее широко они применяются для воспроизведения буквенно-цифровой информации в виде одной или нескольких текстовых строк. Параметры приборов приведены в табл. 8.2.
Таблица 8.2
| Тип индикатора | Число ЭО | Размер ЭО | Цвет свечения | Яркость кд/м2 | Минимальный угол обзора, град | Система сканирования | Система индикации | |||
| Напряжение питания разряда, В | Амплитуда импульсов, В | Ток, мА | Амплитуда импульсов, В | Ток, мА | ||||||
| ГИПС–16–1 | 111´7 | Оранжево- красный | 1,4 | |||||||
| ИГПС–222/7 | 222´7 | 0,6 | Оранжево- красный | 2,0 |
ГИПВ. Особенностями ГИПВ, позволившими выделить их в отдельную группу, являются изоляция системы электродов от газоразрядного промежутка с помощью тонкого слоя диэлектрика и импульсное или переменное рабочее напряжение средней или высокой частоты.
Основные параметры ГИП переменного тока приведены в табл. 8.3.
Таблица 8.3
| Тип индикатора | Число ЭО | Размер ЭО | Цвет свечения | Яркость кд/м2 | Минимальный угол обзора, град | Напряжение поддержания, В | Напряжение записи, В | Частота, кГц |
| ГИП 6384 | 128´128 | 0,5 | Оранжево- красный | |||||
| ИГПВ – 56´256 ИГПВ – 12´512 | 256´256 512´512 | 0,6 0,5 | Оранжево- красный |
К достоинствам газоразрядных цифровых индикаторов относятся постоянная готовность их к работе, малая потребляемая мощность, невысокая инерционность и низкая стоимость. Срок службы современных газоразрядных индикаторов превышает 10000 ч, диапазон рабочих температур для приборов, в которые с целью повышения срока службы введены конденсируемые пары Нg, составляет 1 – 50 °С, без добавки паров – от -60 до +70 °С.
До появления вакуумных люминесцентных и полупроводниковых индикаторов они были наиболее распространенными индикаторными приборами в вычислительной и измерительной технике.
Особенностью рассмотренных индикаторных приборов является необходимость использования высоковольтного источника питания, напряжение которого составляет около сотни вольт. Применение таких приборов в современной низковольтной аппаратуре, выполненной на интегральных схемах, неоправданно усложняет ее.
Основные тенденции в развитии ГИП заключаются в уменьшении числа схем возбуждения, интегральном выполнении части логики индикатора (регистра сдвига, согласования) и изготовлении высоковольтного блока возбуждения в одном керамическом корпусе с индикатором. Тем самым будут уменьшены габаритные размеры системы индикатор-схема управления, сокращено количество соединений и операций при изготовлении, а также повышена их надежность и снижена стоимость. Входной интерфейс должен быть совместимым с входом ЭЛП. Необходимо разработать технологию, обеспечивающую увеличение габаритных размеров индикаторов и их разрешающую способность.
За последние годы разработаны низковольтные индикаторные приборы, рабочее напряжение которых составляет от единиц до десятков вольт. Это вакуумные накаливаемые и люминесцентные, полупроводниковые и жидкокристаллические индикаторы. Конструкция таких индикаторов позволяет синтезировать из небольшого числа элементов – светоизлучающих сегментов – большое число цифр – букв, что по сравнению с газоразрядными индикаторами делает их более универсальными.
Низковольтные индикаторы по принципу действия классифицируют на активные (основаны на преобразовании энергии электрического тока в световой поток) и пассивные (основаны на модуляции внешнего светового потока под действием электрического поля). К первому классу относят вакуумные накаливаемые, полупроводниковые и вакуумные люминесцентные индикаторы, ко второму – жидкокристаллические индикаторы.
Вакуумный накаливаемый индикатор представляет собой электровакуумный прибор, внутри которого расположены элементы излучения в виде нитей накаливания. Принцип действия вакуумных накаливаемых индикаторов (ВНИ) основан на использовании явления теплового излучения твердых тел, нагреваемых током до температуры
(2 – 3)×103К.
Индикатор выполняется в виде цилиндрического или прямоугольного стеклянного баллона, в котором помещено диэлектрическое основание, как правило, черного цвета. На основании установлены опоры, между которыми подвешено от семи до десяти самостоятельно управляемых прямых нитей накаливания. Эти нити изготовляют витыми из вольфрамового сплава толщиной около 60 мкм. Один из концов всех нитей накаливания делают общим, а другие концы выводят из баллона для внешней коммутации.
Применение облегченного температурного режима (температура нагрева спирали не превышает 1250 оС, что примерно вдвое ниже температуры накаливания нитей обычных ламп) исключает провисание нитей и позволяет обеспечить достаточно высокую надежность работы индикатора.
Исторически первыми начали развиваться именно вакуумные накаливаемые индикаторы, в которых нить накала (обычно из вольфрама) нагревается протекающим током до температуры (2 – 3)×103 К. Из всех низковольтных приборов вакуумные накаливаемые индикаторы обладают самой высокой яркостью свечения, что позволяет эксплуатировать их в любых условиях внешнего освещения, вплоть до прямого солнечного света. Широко применяются лампы накаливания для сигнализации и создания индикаторов коллективного пользования. Достоинствами таких устройств являются многообразие видов воспроизводимой информации, возможность плавного перемещения сформированного изображения. Цвет свечения индикатора соломенно-желтый. Внутреннее расположение нитей дает возможность отображать арабские цифры от 0 до 9, а также многие буквы русского и латинского алфавитов.
Вакуумные накаливаемые индикаторы обычно имеют номинальное напряжение 3 – 5 В. При максимальном выходном световом излучении потребляемый ток составляет 12 – 15 мА/сегмент (максимально 60 мВт/сегмент).
В 70-е годы были разработаны сегментные ВНИ, оказавшиеся конкурентоспособными по отношению к индикаторам других типов.
Сопоставление характеристик вакуумных накаливаемых, полупроводниковых и жидкокристаллических индикаторов приводится в табл. 8.4.
Таблица 8.4
| Характеристика | Вакуумный накаливаемый индикатор | Полупроводниковый индикатор | Жидкокристаллический индикатор |
| Считывание при солнечном свете | Отличное | Среднее | Хорошее |
| Потребляемая мощность | Низкая | Низкая | Очень низкая |
| Угол обзора | Очень большой | Большой | Небольшой |
| Мультиплексное управление | Простое | Простое | Сложное |
| Срок службы | Высокий | Высокий | Нормальный |
| Интервал рабочих температур | Широкий | Средний | Небольшой |
Маркировка вакуумных накаливаемых индикаторов подобна маркировке газоразрядных индикаторов и состоит из букв ИВ (индикатор вакуумный) и цифр (номер модификации прибора).
В зависимости от типа индикатора информация считывается через боковую (ИВ-9, ИВ-10, ИВ-14) или торцевую (ИВ-19, ИВ-20) поверхности баллона, что, в свою очередь, определяет условия эксплуатации таких индикаторов. Условия эксплуатации обусловлены тремя взаимозависимыми параметрами: яркостью индикатора,угловым размером знака и допустимой внешней освещенностью.
Угол обзора накаливаемых индикаторов, как правило, выше 90°. При нормальных рабочих условиях и номинальном напряжении средний срок службы ВНИ составляет 105 ч. В то же время по ударным и вибрационным нагрузкам накаливаемые индикаторы более уязвимы, чем индикаторы других типов.
Отечественная промышленность выпускает собственно лампы накаливания и сегментные вакуумные накаливаемые индикаторы. Первые широко применяются для сигнализации, индикации состояния, а также при создании индикаторов коллективного пользования различных размеров (от единиц до десятков квадратных метров). Они дешевы, просты в эксплуатации, имеют большой срок службы, устойчивы к климатическим воздействиям. Применение фильтров позволяет легко осуществить полицветную индикацию. Номенклатура производимых ламп накаливания превышает 100 типов.
Полупроводниковый индикатор выполняют на основе светоизлучающих диодов. Используя различный исходный материал, можно получить светоизлучающие диоды с различным цветом свечения – от красного до зеленого. Светодиодные индикаторы изготовляют как бескорпусными, так и в металлическом, металлокерамическом или пластмассовом корпусах. При этом во всех конструкциях принимают специальные меры для визуального увеличения размеров индикаторов: используют диффузионные линзы, прозрачные пластмассовые корпуса, создают многократные отражения от внутренних поверхностей излучающего диода. Диаметр светового пятна составляет 1,5 - 4 мм.
Светоизлучающие диоды применяют автономно в виде семи- и десятисегментных знакосинтезирующих индикаторов либо набирают в матричные и мозаичные одноцветные и (или) многоцветные панели. В зависимости от размера символа в каждом сегменте может использоваться один либо несколько последовательно включенных светоизлучающих диодов. Высота символа в индикаторе колеблется от 2,5 до 18 - 25 мм.
Для составления многоразрядных индикаторов одноразрядные индикаторы объединяют в группы, содержащие от 2 до 12 приборов (рис. 8.3). Такие индикаторы широко применяются в микрокалькуляторах.
Рис. 8.3. Многоразрядный полупроводниковый индикатор
типа АЛС31Ш
Наиболее универсальными являются матричные индикаторы, позволяющие отображать арабские цифры от 0 до 9, римские цифры, буквы русского и латинского алфавитов, различные знаки и символы. Такие индикаторы представляют собой матрицы (панели), содержащие, например, 7´5 или 8´5 светоизлучающих диодов, соединенных так, что для высвечивания конкретной световой точки необходимо подать напряжение на выводы соответствующих строки и столбца.
Светодиоды имеют ряд достоинств, делающих их перспективными для СОИ. К ним относятся: работа при низком напряжении, обеспечивающем возможность непосредственного взаимодействия с полупроводниковыми логическими схемами; малые габаритные размеры; большой срок службы; высокая пиковая яркость и возможность мультиплексной адресации. Излучение может находиться в видимой или инфракрасной области спектра в зависимости от свойств используемого полупроводникового материала.
Электрические параметры полупроводниковых индикаторов определяются как их конструкцией, так и типом исходного полупроводникового материала. Рабочее напряжение одного светоизлучающего диода лежит в интервале 1,5 - 2,5 В, а ток – 3 - 20 мА.
Для изготовления цифровых и цифробуквенных полупроводниковых индикаторов (ППИ) используются технологические методы, широко применяемые в производстве интегральных микросхем.
Светодиод – миниатюрный твердотельный источник света. У него отсутствует вакуумная оболочка, время готовности равно нулю, он стоек к механическим ударам и вибрациям. Простейший СИД имеет плоскую конструкцию (рис. 8.4 а).
Рис. 8.4. Структуры светодиодов (а-в) и индикаторов на их основе (г, д)
На рисунке обозначено: 1 – металлические контакты; 2 – n-область;
3 – излучающий переход; 4 р-область; 5 – эпоксидная смола; 6 – СИД; 7 – отражающая поверхность; 8 – рефлектор; 9 – фокон (светорассеивающая пластмасса)
Такой диод не сложен в изготовлении и соответственно имеет малую стоимость. Однако здесь используется узкий пучок излучения, который ограничен электродами, и имеют место большие потери излучения из-за полного внутреннего отражения на границе полупроводник – воздух. Потери излучения плоского СИД из-за полного внутреннего отражения можно несколько уменьшить, если на поверхность полупроводника нанести полусферическое покрытие из материала, имеющего коэффициент преломления, значение которого лежит в промежутке между коэффициентом преломления воздуха и кристалла (рис 8.4 б).
Лучшие светотехнические характеристики имеет полусферическая конструкция СИД (рис. 8.4 в). В ней n-области полупроводника придается форма полусферы. В результате угол выхода излучения существенно расширяется и резко снижаются потери на полное внутреннее отражение.
Типичные размеры светодиода малы, поэтому для увеличения масштаба светоизлучающего кристалла используют линзы, рефлекторы, фоконы (рис 8.4 г,д). Применение таких устройств позволяет также повысить контраст изображения. Размеры знаков от 3 до 50 мм, что дает возможность визуально контролировать изображение на расстоянии до 10 м. На ППИ могут быть реализованы все известные типы (цифровые, буквенно-цифровые, шкальные, аналого-цифровые, матричные) ЗСИ.
Примерами индикаторов, созданных по GaAsР технологии с использованием соответствующих светодиодов, могут служить индикаторы с полем изображения 50,8´50,8 мм, в которых на керамической подложке расположены 64´64 светодиодных элементов из GaAsР с красным свечением. Сила света этого индикатора при токе 10 мА на элемент составляет 0,3 мкд/элем.
Характеристики матричных ППИ приведены в табл. 8.5.
Таблица 8.5
| Характеристика | Отражающий | Неотражающий | |
| Число элементов изображения | 6144 (96X64) | 17920 (160ХП2) | 38400 (320X240) |
| Расположение элементов | Матрица | Матрица | Зигзаг |
| Шаг между элементам, мм | 0,8 | 0,8 | 0,5 |
| Эффективная площадь экрана, мм | 75X50 | 130X90 | 160X120 |
| Размеры индикатора, мм | 96X70X6 | 155ХПОХ6 | 200X150X6 |
| Максимальный ток возбуждения, мА (элемент) | 0,5 | 0,3 | 0,5 |
| Яркость, кд/м2 | |||
| Управление яркостью | Широтно-импульсная модуляция | ||
| Число градаций | |||
| Сканирование | 1 строка за цикл | ||
| Потребление мощности (СИД), Вт | |||
| Потребление мощности, Вт |
Номенклатура ППИ, выпускаемых отечественной промышленностью, чрезвычайно широка: отдельные светодиоды, сегментные, матричные и аналоговые ППИ. Основные типы корпусов, их габаритные и присоединительные размеры, размеры знаков, элементов шкал установлены ГОСТ 24345-80. В частности, высота знака сегментного ППИ составляет от 2,5 мм до 25 мм.
При выполнении соотношения 0,5 < Н/1 < 0,7 шаг между знаками 1 – 1,5 Л. Высота элемента аналогового ППИ 1,25 – 5 мм при шаге 0,2 – 1 Л.
Жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) по своей природе пассивен, т.е. не требует внешнего освещения, и работает за счет изменения оптической плотности жидкого кристалла. По способу использования внешнего освещения ЖКИ подразделяют на индикаторы, работающие на просвет и на отражение.
ЖКИ состоят из двух параллельно расположенных стеклянных пластин, на внутренних поверхностях которых нанесены пленочные электроды.
Межэлектродное пространство заполнено жидкокристаллическим веществом. Один из электродов выполняется в виде рисунка отображаемого знака, а второй является общим. У ЖКИ, работающего на отражение, внутренний общий электрод имеет зеркальную поверхность. В зависимости от свойств используемых жидких кристаллов возможно получение одноцветных темных изображений на светлом, светлых изображений – на темном фоне или цветных изображений.
В настоящее время промышленностью выпускаются одноразрядные и многоразрядные цифровые, а также шкальные жидкокристаллические индикаторы.
Индикаторы питаются переменным током, не содержащим постоянной составляющей, напряжением 3 - 24 В. Ток потребления составляет десятки микроампер.
Основными преимуществами жидкокристаллических индикаторов являются сверхмалое потребление энергии, хорошие яркость и контрастность изображения при сильном внешнем освещении, согласованность по уровням напряжения с КМОП-ИС, простота конструкции и высокая долговечность. К недостаткам относятся малый интервал рабочих температур и большая инерционность.
Отечественной и зарубежной промышленностью выпускаются ЖКИ, обладающие довольно большим интервалом рабочих температур. Рассмотрим некоторые из них.
ЖК-индикатор с большим интервалом рабочих температур:
ИЖВ74-160´16, ИЖВ76-160´16.
Буквенно-цифровые жидкокристаллические индикаторы матричного типа со встроенной схемой управления. На информационном поле две строки по 32 знакоместа в каждой. Знакоместо имеет матричную организацию элементов 5´7 + курсор. Размер одного элемента отображения 0,6´0,8 мм. Способ индикации у ИЖВ74-160´16 – на отражение света, у ИЖВ76-160´16 – на просвет. Корпус стеклянный плоский, габаритные размеры 158´46´7 мм. Выводы для приема внешних функциональных сигналов и питания выполнены в виде токопроводящих дорожек на гибком фольгированном полиамиде. Масса индикатора 100 г.
| Электрические и световые параметры при | ТОКР= +25 оС |
| Собственный яркостной контраст, не менее | 0,75 отн.ед |
| Входное напряжение низкого логического уровня | 0–0,5 В |
| Входное напряжение высокого логического уровня | 4,5–5,5 В |
| Время реакции или релаксации, не более | 200 мс |
| Напряжение питания логической части схемы | 4,5–5,5 В |
| Тактовая частота логической части схемы | 50...400 кГц |
| Диапазон рабочей температуры окружающей среды | -1–(+55) °С |
| Диапазон предельной температуры окружающей среды | -45–(+60) °С |
Маркировка знакосинтезирующих индикаторов, принятая в настоящее время, представляет собой восьмизначную буквенно-цифровую систему условных обозначений. Она включает следующие элементы. Первый элемент – буква И, обозначающая принадлежность к знакосинтезирующим индикаторам. Второй элемент – буква, обозначающая тип индикатора: Н – вакуумный накаливаемый, Л – вакуумный люминесцентный, Ж – жидкокристаллический, П – полупроводниковый. Третий элемент – буква, обозначающая вид отображаемой информации: Д – единичная, Ц – цифровая, В – буквенно-цифровая,
Т – шкальная, М – мнемоническая, Г – графическая. Четвертый элемент – число, отображающее порядковый номер разработки: с 1 до 69 – индикаторы без встроенного управления, с 70 до 99 – индикаторы со встроенным управлением. Пятый элемент – буква, отображающая классификацию по группе параметров (используются буквы русского алфавита от А до Я за исключением букв 3, О, Ы, Ь, Ъ, Ч. Ш, Щ). Шестой элемент – число, обозначающее количественную характеристику информационного поля индикатора: для одно- и многоразрядных цифровых индикаторов – дробь, в числителе которой число разрядов, в знаменателе – число сегментов; для одно- и многоразрядных матричных индикаторов – дробь, в числителе которой число разрядов, в знаменателе – произведение числа элементов в строке и в столбце; для матричных индикаторов без выделения знакоместа – произведение числа элементов в строке и в столбце; для мнемонических и шкальных индикаторов – число элементов в индикаторе. Седьмой элемент – буква, обозначающая цвет свечения: для моноцветных – К – красный, Л – зеленый, С – синий, Ж – желтый, Р – оранжевый, Г – голубой; для многоцветных – буква М. Восьмой элемент – цифра от 1 до 8, определяющая модификацию конструктивного исполнения бескорпусных приборов.
Специальную маркировку имеют индикаторы, предназначенные для использования в аппаратуре массового потребления. Перед указанным восьмизначным обозначением в этой маркировке стоит буква К.
Примеры маркировки индикаторов: КИПГ-02А 8´8Л – индикатор массового потребления (К), знакосинтезирующий (И), полупроводниковый (П) с отображением графической информации (Г), номер разработки 2 (02), группа параметров А, матричный размером 8´8 элементов (8´8), с зеленым свечением (Л); ИЖЦ5 – 6/7 – знакосинтезирующий индикатор (И), жидкокристаллический (Ж), цифровой (Ц), номер разработки 5, многоразрядный с числом разрядов 6 на 7 сегментов в каждом разряде (6/7).
В последние годы в качестве устройств индикации широкое распространение получили символьные жидкокристаллические дисплеи (ЖКД) на основе процессора HD44780. Это объясняется, прежде всего, сравнительно простым управлением ЖКД, реализацией полной таблицы ASCII кодов, широкими функциональными возможностями и достаточно низкой стоимостью.
Основные сведения о работе с ЖКД на основе процессора HD44780 сведены в табл. 8.6 – 8.8.
Примечание.
1. Значения адресов DDRAM в диапазонах (28..3F)h и (68..7F)h являются неопределенными.
2. Кодовую таблицу символов смотрите в описании соответствующего ЖКД.
Наиболее часто используемая последовательность команд инициализации ЖКД:
1) 38h (устанавливает режим отображения 2-х строк с матрицей 5х8 и работу с 8-разрядной шиной данных);
2) 0Ch (включает отображение на экране ЖКД без отображения курсоров);
3) 06h.(устанавливает режим автоматического перемещения курсора слева направо после вывода каждого символа).
Флаги, управляющие работой контроллера HD44780, приведены в табл. 8.6.
Таблица 8.6
| Флаг | Описание |
| I/D | Режим смещения счетчика адреса (АС): 0 – уменьшение; 1 – увеличение |
| S | Флаг режима сдвига содержимого экрана: 0 – сдвиг экрана не производится; 1 – после записи в DDRAM очередного кода экран сдвигается в направлении, определяемом флагом I/D (0 – вправо, 1 – влево). При сдвиге не производится изменение содержимого DDRAM, изменяются только внутренние указатели расположения видимого начала строки в DDRAM |
| S/C | Флаг-команда, производящая вместе с флагом R/L операцию сдвига содержимого экрана (как и в предыдущем случае, без изменений в DDRAM) или курсора. Определяет объект смещения: 0 – сдвигается курсор; 1 – сдвигается экран |
| R/L | Флаг-команда, производящая вместе с флагом S/C операцию сдвига содержимого экрана или курсора. Уточняет направление сдвига: 0 – влево; 1 – вправо |
| D/L | Флаг, определяющий ширину шины данных: 0 – 4 разряда; 1 – 8 разрядов |
| N | Режим развертки изображения на ЖКИ: 0 – 1 строка; 1 – 2 строки |
| F | Размер матрицы символов: 0 – 5х8 точек; 1 – 5х10 точек |
| D | Наличие изображения: 0 – выключено; 1 – включено |
| C | Курсор в виде подчерка: 0 – выключен; 1 – включен |
| B | Курсор в виде мерцающего знакоместа: 0 – выключен; 1 – включен |
Примечание.
1. Доступ к функциям управления происходит при R/S = 0 (на шине данных ЖКД присутствует команда, рабочим является регистр IR).
2. Данные передаются в ЖКД или читаются из него при R/S = 1 (на шине данных ЖКД присутствуют данные, рабочим является регистр DR).
Значения управляющих флагов после подачи питания на ЖКД приведены в табл. 8.7.
Таблица 8.7
| Флаг | Значение |
| I/D=1 | Режим увеличения счетчика АС на 1 |
| S=0 | Без сдвига изображения |
| D/L=1 | 8-разрядная шина данных |
| N=0 | Режим развертки одной строки |
| F=0 | Символы с матрицей 5х8 точек |
| D=0 | Отображение выключено |
| C=0 | Курсор в виде подчерка выключен |
| B=0 | Курсор в виде мерцающего знакоместа выключен |
Управляющие комбинации битов регистра IR приводятся в табл. 8.8.
Таблица 8.8
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | Назначение |
| Очистка экрана (АС = 0, адресация АС на DDRAM) | ||||||||
| – | Сброшены сдвиги, начало строки адресуется в начало DDRAM (АС = 0, адресация АС на DDRAM) | |||||||
| I/D | S | Выбирается направление сдвига курсора или экрана | ||||||
| D | C | B | Выбирается режим отображения | |||||
| S/C | R/L | – | – | Команда сдвига курсора/экрана | ||||
| D/L | N | F | – | – | Определение параметров развертки и ширины шины данных | |||
| AG | AG | AG | AG | AG | AG | Присвоение счетчику АС адреса в области CGRAM | ||
| AD | AD | AD | AD | AD | AD | AD | Присвоение счетчику АС адреса в области DDRAM |
Примечание.
CGRAM – ОЗУ знакогенератора;
DDRAM – видеопамять.
На рис. 8.5 приводится пример таблицы кодов символов русифицированного индикатора фирмы Intech.
Последовательность действий, которые необходимо выполнить управляющей системе при совершении операций записи и чтения для 8-и и 4-разрядной шины, описана ниже.