Устройство управления семисегментными индикаторами

Предлагаемая полезная модель относится к системам индикации и может быть использована при построении индикаторов промышленных и радиоэлектронных приборов. Устройство управления семисегментными индикаторами содержит пять мультиплексоров, переключатель, преобразователь двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, восемь резисторов, пять семисегментных индикаторов, генератор импульсов, распределитель импульсов и восемь логических схем И. При этом пять коммутируемых входов первого мультиплексора соединены с пятью выходами переключателя, вход которого подключен к шине питания, пять коммутируемых входов второго мультиплексора являются пятью входами первых разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов третьего мультиплексора являются пятью входами вторых разрядов цифр устройства. Пять коммутируемых входов четвертого мультиплексора являются пятью входами третьих разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов пятого мультиплексора являются пятью входами четвертых разрядов цифр устройства, выходы второго, третьего, четвертого и пятого мультиплексоров подключены соответственно к входам первого, второго, третьего и четвертого разрядов преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, три адресных выхода которого подключены соответственно к трем адресным входам первого, второго, третьего, четвертого и пятого мультиплексоров, а семь выходов управления сегментами подключены соответственно к первым входам семи логических схем И, а выход первого мультиплексора подключен к первому входу восьмой логической схемы И, выходы восьми логических схем И через восемь резисторов подключены соответственно к восьми входам семисегментных индикаторов, общие входы которых подключены соответственно к пяти выходам выбора цифры преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, выход питания которого подключен к шине питания, а входы разрешения пяти мультиплексоров подключены к земле, при этом выход генератора импульсов подключен ко входу распределителя импульсов, первый выход которого подключен к тактовому входу преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный. Для достижения возможности автоматической регулировки яркости индикаторов в зависимости от освещенности и уменьшения тока потребления устройством при слабой освещенности введены преобразователь свет-напряжение, преобразователь напряжение-код, дешифратор и коммутатор импульсов. Выход преобразователя свет-напряжение подключен к преобразователю напряжение-код, выходы которого подключены к дешифратору, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора импульсов, восемь выходов которого подключены соответственно к вторым входам логических схем И, восемь выходов распределителя импульсов подключены к восьми импульсным входам коммутатора импульсов.

Предлагаемая полезная модель относится к системам индикации и может быть использована при построении индикаторов промышленных и радиоэлектронных приборов.

Известны устройства управления семисегментными полупроводниковыми индикаторами (См.: lib.qrz.ru/node/5446 Схема включения микросхемы 564ИК2, рис.244), содержащее пять мультиплексоров, переключатель, преобразователь двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, девять резисторов, конденсатор и пять семисегментных индикаторов, при этом пять коммутируемых входов первого мультиплексора соединены с пятью выходами переключателя, вход которого подключен к шине питания, пять коммутируемых входов второго мультиплексора являются пятью входами первых разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов третьего мультиплексора являются пятью входами вторых разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов четвертого мультиплексора являются пятью входами третьих разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов пятого мультиплексора являются пятью входами четвертых разрядов цифр устройства, выходы второго, третьего, четвертого и пятого мультиплексоров подключены соответственно к входам первого, второго, третьего и четвертого разрядов преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, семь выходов управления сегментами которого через семь резисторов подключены соответственно к семи входам сегментов первого, второго, третьего, четвертого и пятого семисегментных индикаторов, общие входы которых подключены соответственно к пяти выходам выбора цифры преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, три адресных выхода которого подключены соответственно к трем адресным входам первого, второго, третьего, четвертого и пятого мультиплексоров, выход первого мультиплексора через восьмой резистор подключен к индикатору точки первого, второго, третьего, четвертого и пятого семисегментных индикаторов. Выход генератора преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный подключен через девятый резистор к его тактовому входу и первому выводу конденсатора, второй вывод которого подключен к земле. Вывод питания преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный подключен к шине - питания, а выводы разрешения мультиплексоров подключены к земле.

Недостатком устройства является не регулируемая максимальная яркость свечения и большой ток потребления.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство управления семисегментными индикатороми (RU 110511 U1 опубл. 20.11.2011 г. «Устройство управления семисегментными индикаторами»), содержащее пять мультиплексоров, переключатель, преобразователь двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, восемь резисторов, пять семисегментных индикаторов, генератор импульсов, распределитель импульсов и восемь логических схем И, при этом пять коммутируемых входов первого мультиплексора соединены с пятью выходами переключателя, вход которого подключен к шине питания, пять коммутируемых входов второго мультиплексора являются пятью входами первых разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов третьего мультиплексора являются пятью входами вторых разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов четвертого мультиплексора являются пятью входами третьих разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов пятого мультиплексора являются пятью входами четвертых разрядов цифр устройства, выходы второго, третьего, четвертого и пятого мультиплексоров подключены соответственно к входам первого, второго, третьего и четвертого разрядов преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, три адресных выхода которого подключены соответственно к трем адресным входам первого, второго, третьего, четвертого и пятого мультиплексоров, первые выводы восьми резисторов подключены соответственно к восьми входам семисегментных индикаторов, общие входы которых подключены соответственно к пяти выходам выбора цифры преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, выход питания которого подключен к шине питания, входы разрешения пяти мультиплексоров подключены к земле, выход генератора импульсов подключен ко входу распределителя импульсов, восемь выходов которого подключены соответственно к первым входам восьми логических схем И, выходы которых подключены соответственно ко вторым выводам восьми резисторов, семь выходов управления сегментами преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный подключены соответственно к вторым входам семи логических схем И, а выход первого мультиплексора подключен ко второму входу восьмой логической схемы И, при этом первый выход распределителя импульсов подключен к тактовому входу преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный.

Недостатком устройства является не регулируемая минимальная яркость свечения.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является автоматическая регулировка яркости индикаторов в зависимости от освещенности, что нормирует нагрузку на зрение и обеспечивает минимальный ток потребления устройством при слабой освещенности.

Сущность полезной модели состоит в том, что устройство управления семисегментными индикаторами содержит пять мультиплексоров, переключатель, преобразователь двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, восемь резисторов, пять семисегментных индикаторов, генератор импульсов, распределитель импульсов и восемь логических схем И, при этом пять коммутируемых входов первого мультиплексора соединены с пятью выходами переключателя, вход которого подключен к шине питания, пять коммутируемых входов второго мультиплексора являются пятью входами первых разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов третьего мультиплексора являются пятью входами вторых разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов четвертого мультиплексора являются пятью входами третьих разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов пятого мультиплексора являются пятью входами четвертых разрядов цифр устройства, выходы второго, третьего, четвертого и пятого мультиплексоров подключены соответственно к входам первого, второго, третьего и четвертого разрядов преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, три адресных выхода которого подключены соответственно к трем адресным входам первого, второго, третьего, четвертого и пятого мультиплексоров, а семь выходов управления сегментами подключены соответственно к первым входам семи логических схем И, а выход первого мультиплексора подключен к первому входу восьмой логической схемы И, выходы восьми логических схем И через восемь резисторов подключены соответственно к восьми входам семисегментных индикаторов, общие входы которых подключены соответственно к пяти выходам выбора цифры преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, выход питания которого подключен к шине питания, а входы разрешения пяти мультиплексоров подключены к земле, при этом выход генератора импульсов подключен ко входу распределителя импульсов, первый выход которого подключен к тактовому входу преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный.

Новым в предлагаемой полезной модели является введение преобразователя свет-напряжение, преобразователя напряжение-код, дешифратора и коммутатора импульсов, при этом выход преобразователя свет-напряжение подключен к преобразователю напряжение-код, выходы которого подключены к дешифратору, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора импульсов, восемь выходов которого подключены соответственно к вторым входам логических схем И, восемь выходов распределителя импульсов подключены к восьми импульсным входам коммутатора импульсов.

Введение новых элементов и связей позволило автоматически регулировать яркость индикаторов за счет измерения освещенности и изменения скважности импульсов управления сегментами, что нормирует нагрузку на зрение и обеспечивает минимальный ток потребления устройством при слабой освещенности.

На фиг.1 представлена схема устройства управления семисегментными индикаторами,

На фиг.2 - пример построения коммутатора импульсов,

на фиг.3 - диаграмма работы устройства.

Устройство управления семисегментными индикаторами содержит пять мультиплексоров 15, переключатель 6, преобразователь двоичного кода 1-2-4--8 в семисегментный 7, восемь резисторов 815, пять семисегментных индикаторов 1620, генератор импульсов 21, распределитель импульсов 22, восемь логических схем И 2330, преобразователь свет-напряжение 31, преобразователь напряжение-код 32, дешифратор 33 и коммутатор импульсов 34, при этом пять коммутируемых входов первого мультиплексора 1 соединены с пятью выходами переключателя 6, вход которого подключен к шине питания, пять коммутируемых входов второго мультиплексора 2 являются пятью входами первых разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов третьего мультиплексора 3 являются пятью входами вторых разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов четвертого мультиплексора 4 являются пятью входами третьих разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов пятого мультиплексора 5 являются пятью входами четвертых разрядов цифр устройства, выходы второго 2, третьего 3, четвертого 4 и пятого 5 мультиплексоров подключены соответственно к входам первого, второго, третьего и четвертого разрядов преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный 7, три адресных выхода которого подключены соответственно к трем адресным входам первого 1, второго 2, третьего 3, четвертого 4 и пятого 5 мультиплексоров, а семь выходов управления сегментами подключены соответственно к первым входам семи логических схем И 2329,, а выход первого мультиплексора 1 подключен к первому входу восьмой логической схемы И 30, выходы восьми логических схем И 2330 через восемь резисторов 815 подключены соответственно к семи входам сегментов и индикатору точки первого 16, второго 17, третьего 18, четвертого 19 и пятого 20 семисегментных индикаторов, общие входы которых подключены соответственно к пяти выходам выбора цифры преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный 7, выход питания которого подключен к шине питания, а входы разрешения пяти мультиплексоров 15 подключены к земле, при этом выход генератора импульсов 21 подключен ко входу распределителя импульсов 22, восемь выходов которого подключены соответственно к восьми импульсным входам коммутатора импульсов 34, восемь выходов которого подключены соотвественно ко вторым входам восьми логических схем И 2330, выход преобразователя свет-напряжение 31 подключен к преобразователю напряжение-код 32, выходы которого подключены к дешифратору 33, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора импульсов 34, при этом первый выход распределителя импульсов 22 подключен к тактовому входу преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный 7.

На фиг.2 представлен пример построения коммутатора импульсов, который содержит шесть двухвходовых логических схем ИЛИ 3540, шесть двухвходовых логических схем И 4146 и восемь четырехвходовых логических схем ИЛИ 4754, при этом шина первого импульсного входа подключена к первым входам логических схем ИЛИ 35, 47, шина второго импульсного входа подключена ко второму входу логической схемы ИЛИ 35 и первому входу логической схемы ИЛИ 48, шина третьего импульсного входа подключена к первым входам логических схем ИЛИ 36, 49, шина четвертого импульсного входа подключена ко второму входу логической схемы ИЛИ 36 и первому входу логической схемы ИЛИ 50, шина пятого импульсного входа подключена к первым входам логических схем ИЛИ 37, 51, шина шестого импульсного входа подключена ко второму входу логической схемы ИЛИ 37 и первому входу логической схемы ИЛИ 52, шина седьмого импульсного входа подключена к первым входам логических схем ИЛИ 38, 53, шина восьмого импульсного входа подключена ко второму входу логической схемы ИЛИ 38 и первому входу логической схемы ИЛИ 54, выходы логических схем ИЛИ 35 и 37 подключены соответственно к первым входам логических микросхем 39, 41 и 40, 43, выходы логических схем ИЛИ 36 и 38 подключены соответственно к вторым входам логических микросхем 39, 40 и первым входам логических микросхем 42, 44, шина первого входа управления подключена к вторым входам логических схем И 4144, выходы которых подключены соответственно попарно ко вторым входам логических схем ИЛИ 47 и 48, 49 и 50, 51 и 52, 53 и 54, выходы логических схем ИЛИ 39, 40 подключены соответственно к первым входам логических схем И 45, 46, выходы которых подключены соответственно на третьи входы логических схем ИЛИ 4750 и 5154, шина второго входа управления подключена к вторым входам логических схем И 45, 46, шина третьего входа управления подключена к четвертым входам логических схем ИЛИ 4754, выходы которых являются выходами коммутатора импульсов 34.

Работа устройства управления семисегментными индикаторами поясняется диаграммами фиг.3, где обозначено:

ГИ - импульсы с генератора импульсов 21,

РИ1РИ8 - распределенные импульсы с распределителя импульсов 22,

Вх.упр 1Вх.упр 3 - входы управления коммутатора импульсов 34 (выходы дешифратора 33),

Вых 1Вых 8 - выходы коммутатора импульсов 34.

Устройство управления семисегментными индикаторами функционирует следующим образом. Импульсы с генератора импульсов 21 подаются на распределитель импульсов 22. Последний формирует восемь распределенных импульсов, как показано на фиг.3. Первый распределенный импульс РИ1 подается на тактовый вход преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный 7, перебирая его адресные выходы 13 от 000 до 100. Для каждого значения адресного выхода подключается соответствующий коммутирующий вход мультиплексоров 25, подключая соответствующие четыре разряда двоично-десятичной цифры ко входу преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный 7, который нужным образом формирует сегментный код на выходах управления сегментами, одновременно вырабатывая соответствующий импульс выбора цифры HL1HL5. Сигнал управления точкой выдается с первого мультиплексора для семисегментного индикатора в соответствии с положение переключателя. Благодаря наличию восьми логических схем И 2330 семисегментный код поступает не на все сегменты выбранного семисегментного индикатора, а только на сегменты в распределенных импульсах РИ1РИ8, разрешенных коммутатором импульсов 34 в зависимости от внешней освещенности индикаторов.

Если освещенность минимальная, преобразователь свет-напряжение 31 выдает напряжение близкое к нулевому, преобразователь напряжение-код 32 выдает нулевой код и все управляющие уровни на выходе дешифратора 33 будут нулевыми (интервал Т1-Т2 и после Т7 на фиг.3). На восемь выходов коммутатора импульсов 34 через первые входы логических сзем ИЛИ 4754 будут проходить восемь распределенных импульсов РИ1РИ8. Семисегментный код через восемь логических схем И 2330 поступает только на один сегмент выбранного семисегментного индикатора в каждом распределенном импульсе РИ1РИ8. Т.е. яркость свечения индикаторов минимальна и ток потребления также минимален.

При увеличении освещенности напряжение с преобразователя свет-напряжение 31 и код с преобразователя напряжение-код 32 будут возрастать, управляющие выходы на выходе дешифратора 33 будут переходить в единичное состояние (первый управляющий вход на интервале Т2-Т4, второй управляющий вход на интервале Т4-Т6, третий управляющий вход на интервале Т6-Т7 на фиг.3). На выходах коммутатора импульсов распределенные импульсы будут появляться попарно, по четыре и, наконец, сплошным уровнем. Соответственно, яркость свечения индикаторов будет автоматически увеличиваться и ток потребления будет увеличиваться.

Это обеспечивает автоматическую регулировку яркости индикаторов в зависимости от освещенности, нормируя нагрузку на зрение и уменьшая ток потребления устройством при слабой освещенности.

В качестве преобразователя свет-напряжение может быть использована микросхема TSL250R, преобразователя напряжение-код - микросхема 1339ПВ1У (двухразрядный АЦП).

Устройство управления семисегментными индикаторами, содержащее пять мультиплексоров, переключатель, преобразователь двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, восемь резисторов, пять семисегментных индикаторов, генератор импульсов, распределитель импульсов и восемь логических схем И, при этом пять коммутируемых входов первого мультиплексора соединены с пятью выходами переключателя, вход которого подключен к шине питания, пять коммутируемых входов второго мультиплексора являются пятью входами первых разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов третьего мультиплексора являются пятью входами вторых разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов четвертого мультиплексора являются пятью входами третьих разрядов цифр устройства, пять коммутируемых входов пятого мультиплексора являются пятью входами четвертых разрядов цифр устройства, выходы второго, третьего, четвертого и пятого мультиплексоров подключены соответственно к входам первого, второго, третьего и четвертого разрядов преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, три адресных выхода которого подключены соответственно к трем адресным входам первого, второго, третьего, четвертого и пятого мультиплексоров, а семь выходов управления сегментами подключены соответственно к первым входам семи логических схем И, а выход первого мультиплексора подключен к первому входу восьмой логической схемы И, выходы восьми логических схем И через восемь резисторов подключены соответственно к восьми входам семисегментных индикаторов, общие входы которых подключены соответственно к пяти выходам выбора цифры преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, выход питания которого подключен к шине питания, а входы разрешения пяти мультиплексоров подключены к земле, при этом выход генератора импульсов подключен ко входу распределителя импульсов, первый выход которого подключен к тактовому входу преобразователя двоичного кода 1-2-4-8 в семисегментный, отличающееся тем, что введены преобразователь свет-напряжение, преобразователь напряжение-код, дешифратор и коммутатор импульсов, при этом выход преобразователя свет-напряжение подключен к преобразователю напряжение-код, выходы которого подключены к дешифратору, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора импульсов, восемь выходов которого подключены соответственно к вторым входам логических схем И, восемь выходов распределителя импульсов подключены к восьми импульсным входам коммутатора импульсов.