DE19642231C1

DE19642231C1 - Ansteuerschaltung für die LC-Anzeige einer elektronischen Waage

Info

Publication number: DE19642231C1
Application number: DE1996142231
Authority: DE
Inventors: Claus Buerkholtz; Christian Oldendorf
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius Lab Instruments GmbH and Co KG
Priority date: 1996-10-12
Filing date: 1996-10-12
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2016-10-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ansteuerschaltung für eine LC-Anzeige mit Wechselspannungsansteuerung für eine elektronische Waage mit einem Mikroprozessor, der die anzuzeigenden Daten in einem festen Zeitraster seriell ausgibt, und mit einem Seriell/Parallel-Wandler, der die Signale zur Ansteuerung der LCD-Segmente parallel zur Verfügung stellt.

Ansteuerschaltungen für eine LC-Anzeige dieser Art sind allgemein bekannt. Soll der Mikroprozessor ebenfalls ein Tastenfeld abfragen, beispielsweise mit 16 Tasten, so erfolgt dies normalerweise in einer 4×4 Matrix durch vier zusätzliche Auftastausgänge des Mikroprozessors und vier zusätzliche Abfrageeingänge des Mikroprozessors. Eine Waage mit einer derartigen Ansteuerschaltung ist beispielsweise aus der GB 2 008 773 A bekannt.

Dieser Stand der Technik ist in Fig. 1 dargestellt: Der Mikroprozessor 1 gibt die anzuzeigenden Daten seriell über die Leitung 2 an den Seriell/Parallel-Wandler 3 weiter. Die parallelen Ausgänge des Seriell/Parallel-Wandlers 3 werden über entsprechend viele Leitungen 4 zur LC-Anzeige 5 weitergeleitet.

Die Abfrage des Tastenfeldes 6 erfolgt bei einer 4×4-Tastenfeld-Matrix durch vier Auftastleitungen 7, auf die der Mikroprozessor 1 sequentiell Auftastimpulse gibt, und vier Abfrageleitungen 8. Ist eine der Tasten gedrückt und damit eine leitende Verbindung an dem entsprechenden Kreuzungspunkt hergestellt, so erkennt der Mikroprozessor 1 dies daran, auf welcher der Abfrageleitungen 8 und zu welchem Zeitpunkt der Auftastimpuls erscheint.

In dieser bekannten Schaltung ist die Anzahl der Ein- und Ausgänge des Mikroprozessors und die Zahl der Verbindungsleitungen zwischen Mikroprozessor und Anzeige- und Bedieneinheit relativ hoch. Im gezeichneten Beispiel benötigt man vier Auftaktleitungen, vier Abfrageleitungen und eine Datenleitung, zusätzlich die nicht gezeichneten Leitungen für Masse, Versorgungsspannung und Takt. Dies stört besonders bei Waagen mit einer getrennten Anzeige- und Bedieneinheit, da das Verbindungskabel dann relativ dick, unflexibel und teuer wird. Dasselbe gilt für die eventuell notwendigen Steckverbindungen, die außerdem mit wachsender Zahl das Gerät störanfälliger machen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer Ansteuerschaltung der eingangs genannten Art, bei der der Mikroprozessor gleichzeitig ein Tastenfeld ansteuern und abfragen soll, die Anzahl der Ein- und Ausgänge des Mikroprozessors, die Zahl der Verbindungsleitungen zur Anzeige- und Bedieneinheit und gegebenenfalls die Anzahl der Steckkontakte zu verringern.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Seriell/Parallel-Wandler mehr Ausgänge aufweist als Segmente in der LC-Anzeige angesteuert werden und daß diese überzähligen Ausgänge zum Spannen eines Tastenfeldes benutzt werden, indem der Mikroprozessor in jeder Taktperiode der Wechsel spannungsansteuerung die anzuzeigenden Daten neu zum Seriell/Parallel-Wandler überträgt und dabei die Daten für die überzähligen Ausgänge bei jedem Takt so verändert, daß an diesen Ausgängen sequentielle Auftastimpulse für das Tastenfeld entstehen.

Es wird also ausgenutzt, daß die Anzahl der Ausgänge des Seriell/Parallel-Wandlers problemlos größer gewählt werden kann als zum Ansteuern der LC-Anzeige notwendig ist, und diese zusätzlichen Ausgänge werden durch entsprechende Programmierung des Mikroprozessors zum Scannen des Tastenfeldes genutzt. Die sonst notwendigen Auftastleitungen vom Mikroprozessor zum Tastenfeld entfallen dadurch vollständig.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Schaltung gemäß dem schon beschriebenen Stand der Technik,

Fig. 2 eine Schaltung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 ein Impulsdiagramm über den Signalverlauf an ausgewählten Ausgängen des Seriell/Parallel-Wandlers und

Fig. 4 eine zweite Ausgestaltung der Schaltung gemäß der Erfindung.

In der Schaltung gemäß Fig. 2 erkennt man den Mikroprozessor 11, der die anzuzeigenden Daten seriell über die Leitung 12 an den Seriell/Parallel-Wandler 13 überträgt. Die meisten Ausgänge 20 des Seriell/Parallel-Wandlers 13 sind über die Leitungen 14 in bekannter Weise mit den einzelnen Segmenten der LC-Anzeige 15 verbunden. Der Seriell/Parallel-Wandler 13 weist nun zusätzliche Ausgänge 21 auf, die für die Ansteuerung der LC-Anzeige nicht benötigt werden. Diese Ausgänge 21 sind mit dem Tastenfeld 16 verbunden und liefern in einer weiter unten beschriebenen Weise die Auftastimpulse für das Tastenfeld 16. Die Abfrageleitungen 18 verbinden wieder, wie beim Stand der Technik, das Tastenfeld 16 mit dein Mikroprozessor 11.

Die Signale zur LCD-Ansteuerung und die Erzeugung der Auftastimpulse für das Tastenfeld 16 erkennt man anhand von Fig. 3. Dargestellt ist dort der zeitliche Verlauf der Spannung an verschiedenen Ausgängen 20 und 21 des Seriell/Parallel-Wandlers 13. Die obersten drei Diagramme zeigen beispielhaft Ausgänge 20, die mit der LC-Anzeige 15 verbunden sind: Das oberste Diagramm zeigt den Spannungsverlauf an der Gegenelektrode, die vollflächig allen Segmenten gegenübersteht. Dieser Spannungsverlauf gibt gleichzeitig den Takt für die LC-Anzeige 15 vor. Die Frequenz der Wechselspannungsansteuerung ist z. B. etwa 70 Hz, dementsprechend sind die dargestellten einzelnen Zeiten t_i ca. 7 ms lang. Bei einem nicht angesteuerten Segment der LC-Anzeige 15 ist der Spannungsverlauf am Segment identisch mit dem Spannungsverlauf an der Gegenelektrode (zweites Diagramm). Wegen der fehlenden Spannungsdifferenz ist das Segment also nicht angesteuert und bleibt z. B. bei entsprechender Lage der Polarisatoren zueinander so hell wie die Umgebung. - Soll ein Segment angesteuert werden, so wird an dieses Segment die Spannung gemäß dem dritten Diagramm angelegt. Ist die Spannung an der Gegenelektrode positiv, so ist die Spannung an diesem Segment Null (Zeit t₁, t₃, usw.); ist die Spannung an der Gegenelektrode Null, so ist die Spannung an diesem Segment positiv (Zeit t₂, t₄ usw.). An diesem Segment liegt also immer eine Spannungsdifferenz, so daß es angesteuert ist und dunkel gegenüber der Umgebung wird; die Spannungsdifferenz wechselt dauernd das Vorzeichen (Wechselspannungsansteuerung), so daß keine lebensdauer verkürzenden Elektrolyseeffekte auftreten. - Alle Segmente der LC-Anzeige 15 weisen einen der Signalverläufe (zweites oder drittes Diagramm) auf, je nachdem, ob sie angesteuert oder nicht angesteuert werden sollen.

Dieses von den Erfordernissen der Ansteuerung einer LC-Anzeige vorgegebene Zeitraster wird nun auch für die Ausgänge 21 übernommen und der Mikro prozessor 11 erzeugt die Daten für diese Ausgänge 21 so, daß die notwendigen Auftastimpulse für das Tastenfeld 16 entstehen. Dies ist in den vier unteren Impulsdiagrammen in Fig. 3 gezeigt: Während der Zeit t₁, wird für den Ausgang 21a ein High-Signal ausgegeben (der Mikroprozessor 11 gibt für diesen Ausgang also ein Signal wie für ein nicht an gesteuertes LCD-Segment vor); für die Ausgänge 21b, 21c und 21d wird während der Zeit t₁ ein Low-Signal ausgegeben (wie für ein angesteuertes LCD-Segment). Werden während der Zeit t₁ die Abfrageeingänge des Mikroprozessors 11 aktiviert, so erhält der Mikroprozessor 11 die Information, ob eine der Tasten der Tastenfeldspalte 21a (siehe Fig. 2) gedrückt ist. Während der Zeit t₂ wird an allen Ausgängen 20 und 21 jeweils das inverse Signal zum Signal während der Zeit t₁ ausgegeben. Während dieser Zeit t₂ sind die Abfrageeingänge des Mikroprozessors 11 normalerweise deaktiviert; es ist jedoch auch möglich, daß die Abfrageeingänge nochmal aktiviert werden und der Mikroprozessor 11 prüft, ob während der Zeit t₂ das inverse Signal gegenüber dem Signal während der Zeit t₁ anliegt. Während der Zeit t₂ schreibt der Mikroprozessor 11 über die Leitung 12 seriell neue Daten in den Seriell/Parallel-Wandler 13 ein, die dann in der nächsten Taktperiode t₃ an den Ausgängen 20 und 21 des Seriell/Parallel-Wandlers 13 ausgegeben werden. Die serielle Datenübertragung auf der Leitung 12 erfolgt mit dem Arbeitstakt des Mikroprozessors 11 von z. B. 1 MHz, so daß die ca. 7 ms des Zeittaktes t₂ der LCD-Wechselspannungsansteuerung gut ausreichen, die Daten für alle Ausgänge 20 und 21 zu übertragen. Da sich die anzuzeigenden Daten für die LC-Anzeige in den ca. 14 ms zwischen der Taktperiode t₁ und der Taktperiode t₃ im allgemeinen nicht ändern, werden die Daten für die Ausgänge 20 sich zwischen t₁ und t₃ im allgemeinen nicht ändern, die Daten für die Ausgänge 21 werden aber so geändert, daß am Ausgang 21a ein Low-Signal, am Ausgang 21b′ ein High-Signal und an den Ausgängen 21c′ und 21d′ ein Low-Signal ausgegeben wird. Während des Zeit raumes t₃ wird also der Auftastimpuls für die Tastenfeldspalte 21b erzeugt und die aktivierten Abfrageeingänge des Mikroprozessors 11 erhalten die Information, ob eine der Tasten der Tastenfeldspalte 22b gedrückt ist. Während des Taktes t₄ wird vom Seriell/Parallel-Wandler 13 wieder das inverse Signal zum Signal während des Taktes t₃ ausgegeben und gleichzeitig überträgt der Mikro prozessor 11 seriell die Daten, die während des Taktes t₅ ausgegeben werden sollen. Während des Taktes t₅ wird in der gleichen Weise wie schon beschrieben, der Auftastimpuls für die Tastenfeldspalte 21e erzeugt und schließlich im Takt t₇ der Auftastimpuls für die Tastenfeldspalte 21d. Mit dem Takt t₉ beginnt ein neuer Abfragezyklus für das Tastenfeld 16, indem zuerst wieder die Tastenfeldspalte 21a abgefragt wird, usw.

Vergleicht man Fig. 2 mit dem Stand der Technik gemäß Fig. 1, so erkennt man, daß die Auftastleitungen 7 vom Mikroprozessor zum Tastenfeld ersetzt sind durch die Auftastleitungen vom Seriell/Parallel-Wandler zum Tastenfeld. Da die LC-Anzeige, der Seriell/Parallel-Wandler und das Tastenfeld gemeinsam in der Anzeige- und Bedieneinheit 22 angeordnet sind, sind die Verbindungen der Tastenfeldspalten 21a . . . 21c kurz und als Leiterbahn auf einer Platine ausgebildet, so daß dadurch kaum Aufwand entsteht und die Zuverlässigkeit hoch ist. Demgegenüber müssen die Leitungen 7 gemäß dem Stand der Technik als Kabel zwischen der Anzeige- und Bedieneinheit 22 und der Hauptplatine in der eigentlichen Waage 23 ausgeführt sein und beinhalten meist auch noch Steckverbindungen, so daß die Reduzierung der Zahl dieser Verbindungen zu einer merklichen Erhöhung der Zuverlässigkeit und zu einer merklichen Kostenreduktion führt.

Soll die Anzahl der Leitungsverbindungen zwischen dem Mikroprozessor und der Anzeige- und Bedieneinheit noch weiter reduziert werden, so kann dies mit einer Schaltung gemäß Fig. 4 erreicht werden. Das Tastenfeld 26 ist in dieser Ausgestaltung in einer 2×8-Matrix angeordnet, so daß insgesamt acht Auftastleitungen 31a . . . 31h erforderlich sind, dafür aber nur zwei Abfrage leitungen 28 zum Mikroprozessor. Die restlichen Schaltungskomponenten sind genauso wie in der Variante gemäß Fig. 2 aufgebaut und mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Bei dieser Ausgestaltung steht dem Vorteil der geringeren Anzahl von Leitungen im Kabel der Nachteil gegenüber, daß zum Abfragen aller Tasten des Tastenfeldes 26 jetzt 8×14 ms = 112 ms erforderlich sind.

Die Erfindung ist im vorstehenden am Beispiel einer LC-Anzeige mit statischer Wechselspannungsansteuerung beschrieben worden. Selbstverständlich läßt sie sich in gleicher Weise anwenden, wenn die LC-Anzeige im Multiplexverfahren mit logischen Spannungspegeln betrieben wird und dementsprechend z. B. bei einem 1 : 2 Multiplex zwei Gegenelektroden aufweist, die jeweils der Hälfte der Segmente gegenübersteht. Einzelheiten dieser Anpassung kann jeder Fachmann leicht entwerfen.

Claims

1. Ansteuerschaltung für eine LC-Anzeige (15) mit Wechsel spannungsansteuerung für eine elektronische Waage mit einem Mikroprozessor (11), der die anzuzeigenden Daten in einem festen Zeitraster seriell ausgibt, und mit einem Seriell/Parallel-Wandler (13), der die Signale zur Ansteuerung der LCD-Segmente parallel zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Seriell/Parallel-Wandler (13) mehr Ausgänge (20, 21) aufweist als Segmente in der LC-Anzeige (15) angesteuert werden und daß diese überzähligen Ausgänge (21) zum Scannen eines Tastenfeldes (16, 26) benutzt werden, indem der Mikroprozessor (11) in jeder Taktperiode der Wechselspannungsansteuerung die anzuzeigenden Daten neu zum Seriell/Parallel-Wandler (13) überträgt und dabei die Daten für die überzähligen Ausgänge (21) bei jedem Takt so verändert, daß an diesen Ausgängen (21) sequentielle Auftastimpulse für das Tastenfeld (16, 26) entstehen.

2. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasten des Tastenfeldes (16) in einer 4×4-Matrix angeordnet sind.

3. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasten des Tastenfeldes (26) in einer 2×8-Matrix angeordnet sind.