УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ Российский патент 1995 года по МПК G09G3/04 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к системе отображения информации, и может найти применение во всех электронных устройствах с кодово-числовой информацией на выходе, для преобразования которой в отображения десятичных чисел необходимы минимальные затраты, с одновременным увеличением эффективного углового размера знака элемента индикации.

Обычно числовую информацию, представленную тем или иным кодом, для отображения на элементе индикации в виде десятичных чисел необходимо преобразовать. Так, например, двоично-десятичный код 8421 может быть преобразован преобразователем двоично-десятичного кода либо в десятичный (десятипозиционный) код (Справочник по интегральным микросхемам. /Под ред. Б.В. Тарабрина. М. Энергия, 1980, с.684), который имеет десять выходов (0.9) и, следовательно, десять линий связи с цифровым индикатором, имеющим десять катодов (например, ИН-8-2) в виде арабских цифр от 0 до 9 (Згурский В.С. Лисицын Б.Л. Элементы индикации. Справочник. М. Энергия, 1974, с.132), каждая из которых управляется соответствующей позицией десятипозиционного кода, либо в семипозиционный двоично-десятичный код (Справочник по интегральным микросхемам. /Под ред. Б.В.Тарабрина. М. Энергия, 1980, с.681), который имеет семь выходов (Y1.Y7) и, следовательно, семь линий связи со знакосинтезирующим индикатором, например, АЛС314А (Знакосинтезирующие индикаторы. Справочник. Вуколов Н. И. Михайлов А.Н. М. Радио и связь, 1987, с.217), имеющим семь сегментов (А, В, С, D, E, F, G), необходимых для отображения арабских цифр от 0 до 9.

Когда число линий связи между преобразователем числового кода в позиционный и элементом индикации снизилось с десяти до семи, большое их число, а также достаточно большие габаритные размеры элемента индикации тормозят дальнейшую миниатюризацию электронных устройств с числовой информацией на выходе.

Целью изобретения является сокращение числа линий связи между преобразователем числового кода в позиционный и элементом индикации и увеличение эффективного углового размера знака последнего.

Цель достигается тем, что в семипозиционном устройстве для индикации сегменты В, С и соответственно Е, F соединяются попарно вместе и подключаются к соответствующим выходам преобразователя числового кода, а средний сегмент G отключается от него.

Все знаки, отображающие десятичные числа, с помощью получившегося таким образом четырехсегментного элемента индикации (индикатора) 2 имеют эффективный угловой размер, в два раза больший, число линий связи с преобразователем 1 числового кода уменьшено тоже почти вдвое (фиг.1).

Важным требованием к элементу индикации является обеспечение возможности восприятия отображаемой информации с заданных расстояний наблюдения. Исходя из этого, основными конструктивными параметрами элемента индикации являются размер знака по высоте, расстояние наблюдения и угловой размер знака. Эти величины при фронтальном наблюдении элемента индикации связаны следующим соотношением:
α_зн 2 arctg(h_зн/2l_эи), где α_зн угловой размер знака;
h_зн размер знака по высоте;
l_эи расстояние наблюдения элемента индикации (Вуколов Н.И. Михайлов А.Н. Знакосинтезирующие индикаторы. Справочник. М. Радио и связь, 1987, с.101, формула 8.10).

Угловой размер знака, таким образом, определяется как угол между прямыми, проведенными из глаза наблюдателя к крайним по высоте точкам знака (Быстров Ю.А. Гапунов А.П. Персианов Г.М. Сто схем с индикаторами. М. Радио и связь, с.7).

Рассматривая цифры, отображаемые семисегментным элементом индикации (индикатором), видим, что приведенное соотношение справедливо лишь для цифр 0,1,7 (фиг. 2), при отображении которых не высвечивается сегмент G. Для остальных цифр (2,3,4,5,6,8,9), при отображении которых высвечивается сегмент G (фиг.3), разделяющий общий размер знака по высоте на два составляющих размера h_зн1 и h_зн2, справедливо соотношение
α_зн= α_зн1+ α_зн2= 2 arctg(h_зн/2l_эи)
arctg(h_зн1/l_эи) + arctg(h_зн2/l_эи) где α_зн1= α_зн2= α_зн/2; h_зн1 h_зн2 h_зн/2, т.е. угловой размер знака, хотя и равен сумме двух угловых размеров двух половин знака, однако восприятие отображаемой информации в данном случае ухудшается в два раза. В этом случае рассматриваем фактически два знака (А, В, G, F и G, C, D, Е), имеющие каждый свой угловой размер (α_зн1 или α_зн2), т.е. эффективным угловым размером знака с точки зрения наблюдателя при рассмотрении цифр 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9 следует считать
α_зн.эф= α_зн1= α_зн2= arctg(h_зн/2 l_эи).

Так, например, если семисегментный элемент индикации, находится на таком расстоянии от наблюдателя, когда угловые размеры каждой из двух половин знака будут, скажем, менее 1' (одной минуты), тогда возможность восприятия каждой половины знака затруднено вследствие того, что средний сегмент G достаточно близко "приближается" одновременно и к сегменту А и к сегменту D вследствие малого углового размера (менее одной минуты). Если убрать сегмент G из рассмотрения, не изменяя расстояние наблюдения, то оказывается, что угловой размер полного знака хотя и остается прежним и равным двум минутам (2'), но возможность восприятия знака улучшается, т.е. фактически увеличивается вдвое эффективный угловой размер знака. Таким образом, эффективный угловой размер знака для семисегментного элемента индикации определяется как угол между прямыми, проведенными из глаз наблюдателя к крайним точкам каждого из вертикальных сегментов знака (см. формулу для α_зн.эф).

Для четырехсегментного элемента индикации, в котором отсутствует сегмент G, угловой размер знака для всех отображаемых чисел будет один и тот же и равен α_зн= 2 arctg(h_зн/2l_эи), т.е. в два раза больше, чем для семисегментного элемента индикации. Это означает, что для такого способа отображения чисел при одной и той же разрешающей способности возможно либо уменьшить в два раза размер знака по высоте до размера одного сегмента (В, F или Е, С) при семисегментном способе отображения цифр, либо, оставив размер знака по высоте равным двум сегментам (В, С или Е, F), можно увеличить в два раза расстояние наблюдения знака элемента индикации.

Знаки, отображающие десятичные числа с помощью четырехсегментного элемента индикации, должны быть по возможности близки к отображению привычных цифр семисегментным элементом индикации. Из фиг.4 видно, числа 0,1,7 при четырехпозиционном отображении полностью соответствуют семипозиционному отображению. Цифры 2 и 5 при семипозиционном отображении зеркально симметричны относительно горизонтальной оси. При четырехпозиционном отображении символы чисел 2 и 5 отличаются один от другого разворотом на плоскости на 180^о (фиг. 5). Отображения чисел 6 и 9 при четырехпозиционном отображении и при семипозиционном отображении подчиняются одному и тому же закону при развороте на плоскости на 180^о их отображения меняются местами (фиг.5). Цифра 3 при семипозиционном отображении совместно со своим зеркальным отображением относительно вертикальной оси отображают цифру 8. При четырехсегментном отображении символы чисел 3 и 8 зеркально симметричны относительно вертикальной оси (фиг. 5). Таким образом, отображения десятичных чисел четырехпозиционным кодом сравнимы по закономерности с отображениями десятичных чисел семипозиционным кодом, но для связи преобразователя числового кода в четырехпозиционный с элементом индикации требуется всего четыре линии связи, а числа, отображаемые четырехпозиционным элементом индикации, имеют эффективный угловой размер знака, в два раза больший эффективного углового размера знака чисел, отображаемых семипозиционным элементом индикации.

Преобразователь числового кода (возьмем для примера наиболее распространенный в вычислительной технике код 8421) в четырехпозиционный код позволяет не только сократить число линий связи между преобразователем и элементом индикации, но обладает рядом преимуществ перед аналогичным преобразователем кода 8421 в семипозиционный; меньшим числом логических элементов и большим быстродействием. Обозначив выходы преобразователя кода 8421 в четырехпозиционный как указано на фиг.1, составим таблицу их состояний, учитывая, что состояние логического "0" позиции кода соответствует свечение сегмента элемента индикации. На основании этой таблицы и таблицы состояний для кода 8421 (Справочник по интегральным микросхемам. /Под ред. Б.В. Тарабрина. М. Энергия, 1980, с. 681) построим преобразователь кода 8421 в четырехпозиционный код (фиг.6). Преобразователь содержит 12 логических элементов И-НЕ (А. М), быстродействие его определяется задержкой двух логических элементов И-НЕ (например, Н и М). Аналогичный преобразователь в семипозиционный код содержит 16 логических элементов И-НЕ (там же, с.681), быстродействие его определяется задержкой четырех логических элементов И-НЕ (там же, с.679).

Устройство для индикации на основании четырехпозиционного кода, помимо упомянутых преимуществ, позволяет во многих случаях уменьшить количество вспомогательных элементов, выполняющих функции согласующих между преобразователем и элементом индикации. Так, например, при управлении семисегментными вакуумными люминесцентными индикаторами ("Микросхемы и их применение". Справочное пособие. Издание второе. Вып.1070, М. Радио и связь, 1983, с.210, рис. 7.3б) в устройстве для индикации используются семь резисторов R1.R7 (9,1к), семь резисторов R8.R14 (22к) и две транзисторные матрицы КТС613Б. Эти вспомогательные элементы необходимы для согласования низковольтного преобразователя на микросхеме К514ИД2 (+5В) с относительно высоковольтным элементом индикации ИВ-6 (+30В). При замене микросхемы К514ИД2 на преобразователь двоично-десятичного кода 8421 в четырехпозиционный код кроме упрощения самой микросхемы и сокращения числа линий связи почти вдвое сокращается количество вспомогательных элементов. Подобные схемные изменения с сокращением вспомогательных элементов могут быть осуществлены и в устройствах управления (там же, с.210) с использованием диодного дешифратора (рис.7.3а) и светоизлучающих диодов (рис.7.4в). Значительное сокращение элементов можно получить при замене преобразователя десятичного кода в семипозиционный, построенного на диодах, при замене его на преобразователь четырехпозиционного кода. Так, например, на рис.5.6, с.67 (Знакосинтезирующие индикаторы. Н.И. Вуколов, А.Н. Михайлов, М. Радио и связь, 1987) представлена схема диодного дешифратора для управления семисегментным индикатором. При замене семисегментного индикатора четырехсегментным диодный дешифратор упрощается. Для управления четырехсегментным индикатором требуется всего 25 диодов вместо 49 диодов, необходимых для управления семисегментным индикатором. Кроме того, и питание четырехсегментного индикатора экономичнее почти вдвое питания семисегментного индикатора.

На с.253 (там же) приведены размеры информационного поля одноразрядного цифрового индикатора 3ЛС348А 1,5х2,5 мм. Принимая его размеры минимальными из ряда аналогичных элементов индикации, выпускаемых промышленностью, видим, что разрешающая способность элемента индикации равна 1,25 мм. Это расстояние между двумя ближайшими горизонтальными линиями знака по вертикали. Естественно, что эту же разрешающую способность можно сохранить и при отображении десятичных чисел четырехпозиционным способом индикации, и, следовательно, информационное поле нового элемента индикации равно 1,5 мм х 1,25, т.е. в два раза меньше информационного поля цифрового индикатора 3ЛС348А.

Изобретение относится к устройствам отображения информации. Сокращение числа связей и увеличение эффективного углового размера знака достигается тем, что в устройстве, содержащем преобразователь кода 1 и семисегментный индикатор 2, выводы сигментов A и D подключены к первому и третьему выходам преобразователя, F и E - к второму выходу, а B и C - к четвертому выходу преобразователя кода. 1 табл., 6 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ, содержащее преобразователь кода, входы которого являются информационными входами устройства, и семисегментный индикатор, выводы сегментов A и D которого подключены соответственно к первому и третьему выходам преобразователя кода, отличающееся тем, что выводы сегментов F и E индикатора подключены к второму выходу преобразователя кода, а выводы сегментов B и C к четвертому выходу преобразователя кода.