Устройство для отображения информации на экране светодиодного матричного индикатора Советский патент 1987 года по МПК G09G3/14 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике контрольно-измерительной технике, где оно может быть использовано, в частности, как индикаторное устройство.

Цель изобретения - расширение области применения устройства путем обеспечения одновременной индикации двух физических величин.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - пример одновременного отображения индикатором двух величин; на фиг. 3 схемы блока формирова- 15 торами.

Таким объедине строго з решающим ным для жения пе рого.

ния тактовых импульсов и третьего коммутатора; на фиг. 4 - то же, второго счетчика; на фиг. 5 - то же, блока регулирования величины тока анодов светодиодов матричного индика тора; на фиг. 6 - то же, блока выбора режимов работы; на фиг. 7 - то же первых счетчиков коммутатора и светодиодного матричного индикатора; на фиг. 8 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит блок 1 формирования тактовых импульсов, первый 2 и второй 3 счетчики, второй 4 и первый 5 коммутаторы, светодиодный матричный индикатор 6, третий коммутатор 7, блок 8 регулирования величины тока анодов светодиодов матричного индикатора и блок 9 выбора режимов работы. Позициями 10 и 11 обоз начены информационные входы устройства.

Блок 1 формирования тактовых импульсов содержит задающий генератор 12 и формирователь 13 фронтов импуль сов.

Третий коммутатор 7 содержит триггер 14, дифференцирующую цепочку 15 элементы НЕ 16 и 17, элементы И 18 19, элементы ИЛИ 20 и 21 и элемент 22 задержки.

Позициями 23 - 26 обозначены соответственно первый, второй, третий и четвертый выходы блока.

Блок 8 регулирования величины тока анодов светодиодов содержит токовый ключ 27, два нагрузочных элемента 28 и 29, например резисторы, и элемент 30, например конденсатор.Позициями 31 и 32 обозначены вход и вы ход блока, а 33 - шина питания.

Блок 9 выбора режимов работы содержит элементы И 34-53, и элементы 54,-5410 управления анодами (ключи)

Первый коммутатор 5 содержит элементы 55,-55,0 управления катодами (ключи),а индикатор 6 - светодиоды 56, -56 ,(,0

Блоки 7 и 1 предназначены для объединения двух параллельных входных потоков импульсов в один,причем блок 1 выполняет одновременно роль синхронизатора и формирователя управляющих длительностей, а блок 7 дополнительно формирует импульсы установки в О и разрешающий потенциал для счетчиков, совмещенных с дешифраторами.

Эта

Таким образом, из блока 7 выходит объединенный поток импульсов, который строго засинхронизирован со своим разрешающим потенциалом, предназначенным для временного разделения отображения первого потока импульсов от второго.

При выборе длительности разрешающего потенциала для отображения пер- вой величины необходимо исходить,во- первых, из закона Тальбота, который связывает частоту повторения импульсов отображения с мощностью этого импульса. При этом инерционная особенность зрительного восприятия человека характеризуется минимальной (критической) частотой, при которой дискретные величины воспринимаются как непрерывная последовательность.

50 Гц, а длительсоответственно

Чр

0,02 с. Поэтому длительность управляющего потенциала должна быть равной ТУ2 0,01 с, а период соответственно (если управляюш 1Й потенциал формируется триггером) должен равняться Т 0,02 с.

Длительность управляющего импульса во втором режиме для отображения второй физической величины должна быть не меньше, чем длительность информационного импульса, так как вторая физическая величина (второй поток импульсов) в отличие от первой которая отображается размером бледносветлой непрерывной полосы,отображается яркой узкой единичной линией.

Длительность информационных импульсов выбирается из условия необходимой точности отображения. Если, например, необходимо отображать физические величины с точностью не хуже 1%, а весь измерительный интервал составляет 0,01 с, тогда длительность одного информационного имсоставит

0,01 100

10

-4

С.Следовательно, объединенный поток импульсов поступает на вход первого (десятичного) счетчика 2 (с дешифратором) , ас его выхода- на вход второго (десятичного) счетчика 3 (с дешифратором) .

На эти же счетчики поступают разрешающие потенциалы и импульсы установки в О. Выходы первого счетчика подсоединены при помощи коммутатора 5 (катодов) к шинам (катодам) индикатора 6, к каждой шине (катодов) подключены катоды светодиодного матричного индикатора 6 (аналог овог о) . Входы (аноды) светодиодног о матрич- ног о индикатора 6 подключены при помощи коммутатора 4 (анодов) к выходам второго счетчика 3 (с дешифратором) .

Коммутатор 4 предназначен для подключения анодов светодр одного матричного индикатора 6,

В первом режиме (режим измерения первог о истока импульсов) в зависимости от количества импульсов световые линии отображаются последовательно с нарастающим итог ом.Во втором режиме (режим отображения второго потока) подключается только максимальный номер анода, характеризующий последний импульс в ряду отображаемых импульсов. Управление режимами происходит при помощи блока 9 выбора режимов работы.

Блок 8 предназначен в зависимости от режима работы для осуществления питания анодов светодиодного матричного индикатора.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 12 формирует тактовую прследовательность,частота которог о зависит от необходимой точности . отображения физических величин Например, для точности не хуже,чем 1% частота должна быть равной 400 Гц (фиг. 8, диаграмма f ). После формирователя 13 фронтов импульсов (в нашем случае используется счетный триггер) частота f, становится равной 200 Гц (фиг-. 8, диаграмма f). Затем эта последовательность

0

импульсов поступает одновременно на дифференцирующую цепочку 15 (R, С) и счетный триггер 14. После дифдепоч- ки 15 и соответствующего фазирования с помощью двух элементов НЕ 16 и 17 формируется короткий прямоугольный импульс длительностью С 0,05 мс. Этот импульс необходим для установления счетчиков и дешифраторов в исходное (нулевое) состояние (фиг, 8, ди- аг рамма Уст. О). На выходе тригг е- ра 14 формируются две одинаковые последовательности, противоположные по 5 фазе (фиг. В, диаграмма f : 2 (1) и f : 2 (2) . С первого выхода триг - гера 14 импульсная последовательность необходима для формирования разрешающего потенциала, необходимого для управления элементами И 34-37, эле0

ментами И 38-41, элементами И 4

0

5

43 (этот потенциал необходим для управления с помощью коммутатора 4 анодами десяти декад, параллельно

5 подключенных в этом светодиодной матрицы; для объединения двух потоков импульсов, несущих информацию о двух физических величинах,осуществляется при помощи коммутатора 7 (на второй вход элемента И 19 поступает импульсная последовательность с задержкой б 0,25 мс, исключающей совпадение импульсов, несущих информацию о первой и второй физических величинах); для формирования и фазирования разрешающего потенциала в двух режимах работы; для подачи управляющего потенциала к входу 31 блока 8.

На вход первого счетчика 2 с дешифратором поступает совмещенная последовательность импульсов, которая формируется на выходе 23 коммутатора 7 (фиг. 8, диаграмма 10 + 11).

5 На выходах дешифратора последовательно по мере поступления информационных импульсов формируют положительные потенциалы, необходимые для управления декадами катодов. Последний импульс из последовательности импульсов подается на вход второго счетчика с дешифратором, на первом выходе которого формируется положительный импульс (фиг-. 8, диаграмма 2ДС

1-1).

Если устройство работает в первом режиме, тогда при помощи блока 9 и элемента И 34 с его выхода подается запрещенный потенциал (О) на эле0

0

5

мент И 44, на выходе которого формируется разрешающий потенциал, и при помощи элемента 54,; управления анодом (ключа) положительное напряжение сформированное блоком 8, подается на первую декаду анодов светодиодной матрицы. Последний импульс устанавливает дешифратор второго счетчика 3 в такое состояние, когда на выходе 1 появляется положительный потенциал. Этот потенциал при помощи элементов И 35 и 45 включает вторую декаду анодов светодиодной матрицы.

Таким образом, совпадение двух потенциалов (потенциал земли на катодах и положительный потенциал на анодах) позволяет индицировать одновременно одиннадцать линий светодиодной матрицы. Следовательно, информация о первой физической величине (11 импульсов) будет отображаться на аналоговом индикаторе в течение 0,01 с и повторяться с частотой 50 Гц.

Рассмотрим работу устройства во втором режиме работы,когда на вход 11 поступают три импульса, которые несут информацию о второй физической величине.

Коммутатор 5 (катодов) в этом режиме работает так же, как и в предыдущем режиме.

Коммутатор 4 (анодов) работает следующим образом,

Когда на вход блока 9 поступает разрешающий потенциал по цепи: триггер 14, первые входы элементов И 38-41, элементов И 42 и 43, на вторые входы которых поступают разрешающие потенциалы с выходов второго счетчика 3 (с дешифратором), когда каждый последующий элемент И 44-47, И 48-51 и И 52 и 53 при помощи управляющего потенциала на их выходах а - U- дает запрещение на предыдущие декады элементов 54,-54, управления анодами (ключей). При поступлении последующего импульса происходит выключение положительного потенциала предыдущей декады анодов.

Следовательно, в этом режиме работы будет светиться только третий анод светодиодной матрицы. Яркость этой линии будет в 2 раза выше,так как ток питания анода возрастает в 2 раза за счет того,что отрицательный потенциал, поступающий в этом режиме на в ход 31 токового ключа

27, включает параллельно основному резистору 28 точно такой же резистор 29. При этом проводимость тока возрастает в 2 раза. Конденсатор 30, включенный паралелльно резистору 29, необходим для формирования фронтов питающего напряжения,

В устройстве аналоговый индикатор устроен таким образом, что питающее напряжение выбирается в 2 раза меньше номинального,т.е. уменьшается мощность блока питания и, следовательно, возрастает надежность светодиодной матрицы. В режиме работы устройства, когда высвечивается один элемент светодиодной матрицы, питающее напряжение соответствует номинальному, но за счет того,что индуцируется только один элемент, происходит экономия электроэнергии.

Формула изобретения

5

0

5

0

5

0

5

1. Устройство для отображения информации на экране светодиодного мат- ричног о индикатора, содержащее блок формирования тактовых импульсов,первый и второй счетчики, выход первого счетчика соединен с информационным входом первого коммутатора, второй коммутатор, выходы коммутаторов подключены к соответствующим щинам светодиодного матричног о индикатора, отличающееся тем,что, с целью расщирения области применения устройства путем обеспечения возможности одновременного отображения информации об исследуемых процессах, оно содержит третий коммутатор, блок регулирования величины тока анодов светодиодов матричного индикатора и блок выбора режимов работы, первый и второй информацион}1ые входы третьего коммутатора являются информационными входами устройства, первый и второй управляющие входы подключены к выходу формирователя тактовых импульсов, первый выход третьего коммутатора соединен с управляющим входом блока выбора режимов работы,информационный вход которого соединен с выходом второго счетчика, а выход - с управляющим входом первого коммутатора, информационный вход которого подключен к выходу блока регулирования величины тока анодов светодиодов матричного индикатора,второй выход третьего коммутатора сое7

динен с входами Установка нуля первого и второг о счетчиков, третий выход - с управляющими входами первого и второго счетчиков, четвертый выход - со счетными входом первого счетчика, выход переполнения которого соединен со счетным входом второго счетчика.

133

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что блок выбора режимов работы содержит дваддать элементов И, первые входы с первого по десятый элементов И являются управляющим входом блока, вторые входы которых и первые входы с одиннадцатого по двадцатый элементов И являются информационным входом блока,вторые входы с одиннадцатого по девятI отоорсикаемая величина

0652«

надцатый элементов И соединены с выходами соответственно с двенадцатого по двадцатый элементов И, выходы с одиннадцатого по двадцатый элементов И являются выходом блока.

3. Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем,что блок регулирования величины тока анодов-свето- 10 диодов матричного индикатора содержит токовый ключ, первый вход которого является входом блока, второй вход соединен с одним из выводов первого нагрузочного элемента,связан- 15 ных с шиной питания, другой вывод которого и одни из выводов второго наг рузочного и накопительного элементов являются выходом блока,другие выводы которых соединены с выходом токового ключа.

50

70

90100

60

80

ЮО

величина

Фиг. г

V.

Л

О, О.

Ов О

ю

Я

55,

Lt

Sff,

5бэ,

я

55,

TIL

тт

L-йш

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и контрольно-измерительной технике, где оно может быть использовано, в частности, как индикаторное устройство. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет обеспечения одновременной индикации двух физических величин. Это достигается введением третьего коммутатора, блока регулирования величины тока анодов светодиодов матричного индикатора, блока выбора режимов работы и соответствующих функциональных связей. В предложенном устройстве аналоговый индикатор устроен таким образом,что питающее напряжение выбирается в два раза меньще номинального, т.е. уменьшается мощность блока питания и, следовательно, возрастает надежность светодиодной матрицы, а когда высвечивается один элемент матрицы, питающее напряжение соответствует номинальному, но за счет того,что индицируется только один элемент, происходит экономия электроэнергии. 2 з.п. ф-лы, 8 ил. С/)

55«

w.

59

55,

LJ:

Ю