RU81364U1 - Светодионый индикатор (варианты) - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использована для отображения алфавитно-цифровой информации. Техническим результатом является упрощение индикатора. Технический результат достигается за счет того, что: 1) первый вариант реализации индикатора содержит n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов 1-2 на светодиодах, соответственно, 3-9 и 10-16 с общим анодом, n дешифраторов 17-18 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, ограничивающий резистор 19, n информационных входов 20-21, плюсовую шину 22 источника питания; 2) второй вариант реализации индикатора содержит n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов 23-24 на светодиодах, соответственно, 25-31 и 32-38 с общим катодом, n дешифраторов 39-40 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, ограничивающий резистор 41, n информационных входов 42-43, плюсовую шину 44 источника питания; 3) третий вариант реализации индикатора содержит многоканальный коммутатор 45 типа «4n в 4» (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора), дешифратор 46 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов 47-48 на светодиодах 49-55 и 56-62 с общим анодом, ограничивающий резистор 63, тактовый генератор 64, двоичный счетчик 65, дешифратор 66 из двоичного кода в унитарный, n ключей 67-68, n информационных входов 69-70, плюсовую шину 71 источника питания; 4) четвертый вариант реализации индикатора содержит многоканальный коммутатор 72 типа «4n в 4» (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора), дешифратор 73 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных

индикаторов 74-75 на светодиодах 76-82 и 83-89 с общим катодом, ограничивающий резистор 90, тактовый генератор 91, двоичный счетчик 92, дешифратор 93 из двоичного кода в унитарный, n ключей 94-95, n информационных входов 96-97, минусовую 98 и плюсовую 99 шины источника питания; 5) пятый вариант реализации индикатора содержит матричный светодиодный индикатор 100 с матрицей размером k×l (где k - число строк, l - число столбцов) светодиодов 101-116, двоичный счетчик 117, дешифратор 118 из двоичного кода в унитарный, k ключей 119-122, информационный вход 123, ограничивающий резистор 124, знакогенератор 125, тактовый генератор 126; 6) шестой вариант реализации индикатора содержит n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов 127-128 на светодиодах 129-142 с общим катодом, n дешифраторов 143-144 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, ограничивающий резистор 145, n информационных входов 146-147; 7) седьмой вариант реализации индикатора содержит многоканальный коммутатор 148 типа «4n в 4» (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора), дешифратор 149 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов 150-151 на светодиодах 152-165 с общим катодом, ограничивающий резистор 166, тактовый генератор 167, двоичный счетчик 168, дешифратор 169 из двоичного кода в унитарный, n ключей 170-171, n информационных входов 172-173. Ил.7.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использована для отображения алфавитно-цифровой информации.

Известен декадный семисегментный индикатор ([1], с.439, рис.23.12), содержащий индикаторный блок со светодиодными сегментами с общим анодом, семь внешних резисторов, дешифратор из двоично-десятичного кода в семисегментный код, имеющий выходы со свободным коллектором, источник постоянного напряжения +5 В.

Недостатком аналога является его сложность из-за использования семи внешних резисторов в индикаторе одного десятичного разряда.

Известен также индикатор семисегментного шрифта [2], содержащий индикатор со светодиодными сегментами с общим анодом, семь резисторов, дешифратор-формирователь из двоично-десятичного кода в семисегментный код, имеющий выходы со свободным коллектором, источник питания.

Недостатком этого аналога также является его сложность из-за использования семи резисторов в индикаторе одного десятичного разряда.

Известна схема индикации [3], содержащая семисегментный декодер со светодиодами с общим анодом, декадный счетчик, источник питания +5 В, ограничивающие резисторы.

Недостатком аналога также является его сложность из-за использования семи ограничивающих резисторов в индикаторе одного десятичного разряда.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемым первому, второму и шестому вариантам индикатора является многоразрядный семисегментный индикатор на светодиодах ([4] - его схема заимствована из технического паспорта фирмы Texas Instruments по применению микросхемы дешифратора-формирователя 7447А), содержащий n информационных входов, n дешифраторов-формирователей из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, 7n ограничивающих резисторов.

Недостатком первого прототипа является его сложность из-за использования семи ограничивающих резисторов в индикаторе одного десятичного разряда и, соответственно, 7n (где n - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) ограничивающих резисторов в многоразрядном индикаторе, включаемых между выходами дешифраторов и катодами (при использовании семисегментного индикатора со светодиодами с общим анодом) или анодами (при использовании семисегментного индикатора со светодиодами с общим катодом) светодиодов семисегментных индикаторов, объединенные аноды которых (в первом случае) подключены к плюсовой шине источника питания или объединенные катоды которых (во втором случае) подключены к минусовой шине источника питания.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемым третьему, четвертому и седьмому вариантам индикатора является устройство динамической индикации многоразрядного семисегментного индикатора на светодиодах с мультиплексным управлением (см. [1], с.441, рис.23.15), содержащее n информационных входов, многоканальный коммутатор типа «4n в 4», дешифратор-формирователь из двоично-десятичного кода в семисегментный

код, n семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, 7 ограничивающих резисторов, тактовый генератор, двоичный счетчик, дешифратор из двоичного кода в унитарный, n ключей.

Недостатком второго прототипа также является его сложность из-за использования семи ограничивающих резисторов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому пятому варианту индикатора является матричный светодиодный индикатор алфавитно-цифровой информации ([1], с.443, рис.23.18), содержащий матричный светодиодный индикатор с матрицей размером k×l светодиодов (где k - число строк, l - число столбцов), двоичный счетчик, дешифратор из двоичного кода в унитарный, k ключей, информационный вход, l ограничивающих резисторов, знакогенератор, тактовый генератор.

Недостатком третьего прототипа также является его сложность из-за использования l ограничивающих резисторов.

Техническая задача, решаемая полезной моделью - упрощение устройства. Указанная техническая задача (в первом варианте индикатора) решается благодаря тому, что в устройстве многоразрядного семисегментного индикатора на светодиодах, содержащем n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, n дешифраторов из двоично-десятичного кода в семисегментный код, ограничивающий резистор, n информационных входов, являющихся информационными входами дешифраторов, каждый выход которых соединен соответственно с катодами светодиодов соответствующих семисегментных индикаторов, общий анод которых подключен к плюсовой шине источника питания через ограничивающий резистор.

Указанная техническая задача (во втором варианте индикатора) решается благодаря тому, что в устройстве многоразрядного семисегментного индикатора на светодиодах, содержащем n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов на светодиодах с общим катодом, n дешифраторов из двоично-десятичного кода в

семисегментный код, ограничивающий резистор, n информационных входов, являющихся информационными входами дешифраторов, каждый выход которых соединен соответственно с анодами светодиодов соответствующих семисегментных индикаторов, объединенные выводы питания дешифраторов подключены к плюсовой шине источника питания через ограничивающий резистор.

Указанная техническая задача (в третьем варианте индикатора) решается благодаря тому, что в устройстве динамической индикации многоразрядного семисегментного индикатора на светодиодах с мультиплексным управлением, содержащем многоканальный коммутатор типа «4n в 4» (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора), дешифратор из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, ограничивающий резистор, тактовый генератор, двоичный счетчик, дешифратор из двоичного кода в унитарный, n ключей, n информационных входов, являющихся информационными входами многоканального коммутатора типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выход тактового генератора соединен с тактовым входом двоичного счетчика, информационный выход которого соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора и входом дешифратора из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей, каждый выход дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код соединен с соответствующими объединенными катодами светодиодов семисегментных индикаторов различных десятичных разрядов, общий анод светодиодов каждого семисегментного индикатора через соответствующий ключ соединен с первым выводом ограничивающего резистора, второй вывод которого подключен к плюсовой шине источника питания.

Указанная техническая задача (в четвертом варианте индикатора) решается благодаря тому, что в устройстве динамической индикации многоразрядного

семисегментного индикатора на светодиодах с мультиплексным управлением, содержащем многоканальный коммутатор типа «4n в 4» (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора), дешифратор из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов на светодиодах с общим катодом, ограничивающий резистор, тактовый генератор, двоичный счетчик, дешифратор из двоичного кода в унитарный, n ключей, n информационных входов, являющихся информационными входами многоканального коммутатора типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выход тактового генератора соединен с тактовым входом двоичного счетчика, информационный выход которого соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора и входом дешифратора из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей, каждый выход дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код соединен с соответствующими объединенными анодами светодиодов семисегментных индикаторов различных десятичных разрядов, общий катод светодиодов каждого семисегментного индикатора через соответствующий ключ соединен с минусовой шиной источника питания, вывод питания дешифратора из двоичного кода в семисегментный код подключен к плюсовой шине источника питания через ограничивающий резистор.

Указанная техническая задача (в пятом варианте индикатора) решается благодаря тому, что в матричном светодиодном индикаторе алфавитно-цифровой информации, содержащем матричный светодиодный индикатор с матрицей размером k×l светодиодов (где k - число строк, l - число столбцов), двоичный счетчик, дешифратор из двоичного кода в унитарный, k ключей, информационный вход, ограничивающий резистор, знакогенератор, тактовый генератор, выход которого соединен с тактовым входом двоичного счетчика, информационный выход которого соединен с объединенными группой младших разрядов адресного входа знакогенератора и входом дешифратора из

двоичного кода в унитарный, k выходов которого соединены соответственно с управляющими входами k ключей, аноды светодиодов матрицы, расположенные в каждой строке матрицы, объединены между собой и подключены к соответствующему выводу строк матрицы, катоды светодиодов матрицы, расположенные в каждом столбце матрицы, объединены между собой и подключены к соответствующему выводу столбцов матрицы, информационный вход индикатора соединен с группой старших разрядов адресного входа знакогенератора, выходы которого соединены с выводами столбцов матрицы, каждый вывод строк которой через соответствующий ключ соединен с первым выводом ограничивающего резистора, второй вывод которого подключен к плюсовой шине источника питания.

Указанная техническая задача (в шестом варианте индикатора) решается благодаря тому, что в устройстве многоразрядного семисегментного индикатора на светодиодах, содержащем n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов на светодиодах с общим катодом, n дешифраторов из двоично-десятичного кода в семисегментный код, ограничивающий резистор, n информационных входов, являющихся информационными входами дешифраторов, каждый выход которых соединен соответственно с анодами светодиодов соответствующих семисегментных индикаторов, выводы общих катодов светодиодов всех семисегментных индикаторов объединены между собой и соединены с общей шиной индикатора через ограничивающий резистор.

Указанная техническая задача (в седьмом варианте индикатора) решается благодаря тому, что в устройстве динамической индикации многоразрядного семисегментного индикатора на светодиодах с мультиплексным управлением, содержащем многоканальный коммутатор типа «4n в 4» (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора), дешифратор из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов на светодиодах с общим катодом, ограничивающий резистор, тактовый генератор, двоичный счетчик, дешифратор из двоичного кода в

унитарный, n ключей, n информационных входов, являющихся информационными входами многоканального коммутатора типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выход тактового генератора соединен с тактовым входом двоичного счетчика, информационный выход которого соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора и входом дешифратора из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей, каждый выход дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код соединен с соответствующими объединенными анодами светодиодов семисегментных индикаторов различных десятичных разрядов, общий катод светодиодов каждого семисегментного индикатора через соответствующий ключ соединен с первым выводом ограничивающего резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной индикатора.

Существенными отличиями предлагаемого индикатора в различных вариантах его реализации являются сокращение количества используемых ограничивающих резисторов и использование новых связей между элементами индикатора. Указанные существенные отличия обеспечивают достижение положительного эффекта - упрощения устройства.

Схемы различных вариантов реализации индикатора представлены, соответственно, на фиг.1 - первого варианта, на фиг.2 - второго варианта, на фиг.3 - третьего варианта, на фиг.4 - четвертого варианта, на фиг.5 - пятого варианта, на фиг.6 - шестого варианта, на фиг.7 - седьмого варианта.

Схема первого варианта реализации индикатора (фиг.1) содержит n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов 1-2 на светодиодах, соответственно, 3-9 и 10-16 с общим анодом, n дешифраторов 17-18 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, ограничивающий резистор 19, n информационных входов 20-21, являющихся информационными входами дешифраторов 17-18, каждый выход которых соединен соответственно с катодами светодиодов 3-

9 и 10-16 соответствующих семисегментных индикаторов 1-2, общий анод которых подключен к плюсовой шине 22 источника питания через ограничивающий резистор 19.

Схема второго варианта реализации индикатора (фиг.2) содержит n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов 23-24 на светодиодах, соответственно, 25-31 и 32-38 с общим катодом, n дешифраторов 39-40 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, ограничивающий резистор 41, n информационных входов 42-43, являющихся информационными входами дешифраторов 39-40, каждый выход которых соединен соответственно с анодами светодиодов 25-31 и 32-38 соответствующих семисегментных индикаторов 23-24, объединенные выводы питания дешифраторов 39-40 подключены к плюсовой шине 44 источника питания через ограничивающий резистор 41.

Схема третьего варианта реализации индикатора (фиг.3) содержит многоканальный коммутатор 45 типа «4n в 4» (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора), дешифратор 46 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов 47-48 на светодиодах 49-55 и 56-62 с общим анодом, ограничивающий резистор 63, тактовый генератор 64, двоичный счетчик 65, дешифратор 66 из двоичного кода в унитарный, n ключей 67-68, n информационных входов 69-70, являющихся информационными входами многоканального коммутатора 45 типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора 46 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выход тактового генератора 64 соединен с тактовым входом двоичного счетчика 65, информационный выход которого соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора 45 и входом дешифратора 66 из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей 67-68, каждый выход дешифратора 46 из двоично-десятичного кода в семисегментный код соединен с соответствующими объединенными катодами светодиодов 49-55 и 56-62 семисегментных

индикаторов 47-48 различных десятичных разрядов, общий анод светодиодов 49-55 и 56-62 каждого семисегментного индикатора 47-48 через соответствующий ключ 67-68 соединен с первым выводом ограничивающего резистора 63, второй вывод которого подключен к плюсовой шине 71 источника питания.

Схема четвертого варианта реализации индикатора (фиг.4) содержит многоканальный коммутатор 72 типа «4n в 4» (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора), дешифратор 73 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов 74-75 на светодиодах 76-82 и 83-89 с общим катодом, ограничивающий резистор 90, тактовый генератор 91, двоичный счетчик 92, дешифратор 93 из двоичного кода в унитарный, n ключей 94-95, n информационных входов 96-97, являющихся информационными входами многоканального коммутатора 72 типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора 73 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выход тактового генератора 91 соединен с тактовым входом двоичного счетчика 92, информационный выход которого соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора 72 и входом дешифратора 93 из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей 94-95, каждый выход дешифратора 73 из двоично-десятичного кода в семисегментный код соединен с соответствующими объединенными анодами светодиодов 76-82 и 83-89 семисегментных индикаторов 74-75 различных десятичных разрядов, общий катод светодиодов 76-82 и 83-89 каждого семисегментного индикатора 74-75 через соответствующий ключ 94-95 соединен с минусовой шиной 98 источника питания, вывод питания дешифратора 73 из двоичного кода в семисегментный код подключен к плюсовой шине 99 источника питания через ограничивающий резистор 90.

Схема пятого варианта (фиг.5) содержит матричный светодиодный индикатор 100 с матрицей размером k×l (где k - число строк, l - число столбцов)

светодиодов 101-116, двоичный счетчик 117, дешифратор 118 из двоичного кода в унитарный, k ключей 119-122, информационный вход 123, ограничивающий резистор 124, знакогенератор 125, тактовый генератор 126, выход которого соединен с тактовым входом двоичного счетчика 117, информационный выход которого соединен с объединенными группой младших разрядов адресного входа знакогенератора 125 и входом дешифратора 118 из двоичного кода в унитарный, k выходов которого соединены соответственно с управляющими входами k ключей 119-122, аноды светодиодов 101-116 матрицы 100, расположенные в каждой строке матрицы 100, объединены между собой и подключены к соответствующему выводу строк матрицы 100, катоды светодиодов 101-116 матрицы 100, расположенные в каждом столбце матрицы 100, объединены между собой и подключены к соответствующему выводу столбцов матрицы 100, информационный вход 123 индикатора соединен с группой старших разрядов адресного входа знакогенератора 125, выходы которого соединены с выводами столбцов матрицы 100, каждый вывод строк которой через соответствующий ключ 119-122 соединен с первым выводом ограничивающего резистора 124, второй вывод которого подключен к плюсовой шине 126 источника питания.

Схема шестого варианта реализации индикатора (фиг.6) содержит n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов 127-128 на светодиодах 129-142 с общим катодом, n дешифраторов 143-144 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, ограничивающий резистор 145, n информационных входов 146-147, являющихся информационными входами дешифраторов 143-144, каждый выход которых соединен соответственно с анодами светодиодов 129-142 соответствующих семисегментных индикаторов 127-128, выводы общих катодов светодиодов 129-142 всех семисегментных индикаторов 127-128 объединены между собой и соединены с общей шиной индикатора через ограничивающий резистор 145.

Схема седьмого варианта реализации индикатора (фиг.7) содержит многоканальный коммутатор 148 типа «4n в 4» (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора), дешифратор 149 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов 150-151 на светодиодах 152-165 с общим катодом, ограничивающий резистор 166, тактовый генератор 167, двоичный счетчик 168, дешифратор 169 из двоичного кода в унитарный, n ключей 170-171, n информационных входов 172-173, являющихся информационными входами многоканального коммутатора 148 типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора 149 из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выход тактового генератора 167 соединен с тактовым входом двоичного счетчика 168, информационный выход которого соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора 148 и входом дешифратора 168 из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей 170-171, каждый выход дешифратора 149 из двоично-десятичного кода в семисегментный код соединен с соответствующими объединенными анодами светодиодов 152-165 семисегментных индикаторов 150-151 различных десятичных разрядов, общий катод светодиодов 152-165 каждого семисегментного индикатора 150-151 через соответствующий ключ 170-171 соединен с первым выводом ограничивающего резистора 166, второй вывод которого соединен с общей шиной индикатора.

Рассмотрим работу первого варианта индикатора (фиг.1).

На входные зажимы 20-21 индикатора подается многоразрядная цифровая информация в двоично-десятичном коде 8-4-2-1.

На выходах дешифраторов 17-18 входная информация преобразуется из двоично-десятичного кода в семисегментный код a-b-c-d-e-f-g в соответствии с таблицей 1 истинности (см. [1], с.439, табл.23.5).

Двоично-десятичные семисегментные дешифраторы 17-18, выпускаемые фирмой Texas Instruments в виде интегральных схем (ИС) типа SN74247

(отечественный аналог - ИС типа К514ИД2 [5]), имеют выходы с открытым коллектором и предназначены для управления семисегментными индикаторами 1-2 на светодиодах, соответственно, 3-9 и 10-16 с общим анодом.

Таблица 1 истинности двоично-десятичных семисегментных
дешифраторов 17-18
Цифра	Двоично-десятичный код	Семисегментный выход
Z	8-4-2-1	a-b-c-d-e-f-g
0	0000	0000001
1	0001	1001111
2	0010	0010010
3	0011	0000110
4	0100	1001100
5	0101	0100100
6	0110	0100000
7	0111	0001111
8	1000	0000000
9	1001	0000100

Набор цифр Z_i, подаваемых на входы 20-21 цифрового индикатора (фиг.1), отображается на семисегментных индикаторах 1-2 в соответствии с их значениями, приведенными в табл.1.

Например, на входы 20-21 цифрового индикатора подается число 456 (при n=3). В этом случае ко входам 20-21 приложены, соответственно, двоично-десятичные коды 0100, 0101 и 0110; на выходах двоично-десятичных семисегментных дешифраторов 17-18, соответственно, появляются коды 1001100, 0100100 и 0100000.

Нулю на выходе одного из дешифраторов 17-18 соответствует открытое состояние выходного транзистора - при подключении к такому выходу катода светодиода по светодиоду будет протекать ток, светодиод засвечивается, яркость его свечения задается протекающим через светодиод током I_p1 (где I_p1 - рабочий ток одного светодиода - сегмента).

Единичному напряжению на выходе одного из дешифраторов 17-18 соответствует закрытое состояние выходного транзистора - при подключении к такому выходу катода светодиода по светодиоду ток не протекает, светодиод не излучает, сегмент находится в погашенном состоянии.

Дешифратор 18 старшего десятичного разряда работает следующим образом. Коду на его выходе 1001100 соответствует излучающее состояние сегментов b, c, f, g и погашенное состояние сегментов a, d, e. Сегменты a, d - это верхний и нижний сегменты, е - левый нижний сегмент. Следовательно, на индикаторе 2 старшего разряда индицируется десятичная цифра «4» и т.д.

Рассмотрим работу второго варианта индикатора (фиг.2).

На входные зажимы 42-43 индикатора подается многоразрядная цифровая информация в двоично-десятичном коде 8-4-2-1.

На выходах дешифраторов 39-40 входная информация преобразуется из двоично-десятичного кода в семисегментный код a-b-c-d-e-f-g в соответствии с таблицей 2 истинности (см. [1], с.439, табл.23.5).

Таблица 2 истинности двоично-десятичных семисегментных дешифраторов
Цифра	Двоично-десятичный код	Семисегментный выход
Z	8-4-2-1	a-b-c-d-e-f-g
0	0000	1111110
1	0001	0110000
2	0010	1101101
3	0011	1111001
4	0100	0110011
5	0101	1011011
6	0110	1011111
7	0111	1110000
8	1000	1111111
9	1001	1111011

Двоично-десятичные семисегментные дешифраторы 39-40, выпускаемые в виде ИС типа К514ИД2 [5]), имеют выходы с закрытым коллектором и предназначены для управления семисегментными индикаторами 23-24 на светодиодах, соответственно, 25-31 и 32-38 с общим катодом.

При единичном напряжении на выходе одного из дешифраторов 39-40, обеспечивающем рабочий ток I_p1 светодиода, соответствующий светодиод переходит в излучающее состояние.

При подаче нулевого напряжения на анод соответствующего светодиода ток по светодиоду не протекает, светодиод не излучает, сегмент находится в погашенном состоянии.

Например, при подаче на входы 42-43 числа 456, коду цифры «4» по табл.2 соответствует выходной код дешифратор 43 старшего десятичного разряда 0110011, которому, в свою очередь, соответствует излучающее состояние сегментов b, с, f, g и погашенное состояние сегментов a, d, e. Сегменты а и d - это верхний и нижний сегменты, е - левый нижний сегмент. Следовательно, на индикаторе 24 старшего разряда индицируется десятичная цифра «4» и т.д.

Рассмотрим работу третьего варианта индикатора (фиг.3).

На входные зажимы 69-70 индикатора подается многоразрядная цифровая информация в двоично-десятичном коде 8-4-2-1, соответствующая числу 456.

В первом такте работы генератора 64 выходной код счетчика 65 равен, например, 000 (при n=8). В этом случае управляющий единичный сигнал присутствует на первом выходе дешифратора 66, который связан с входом управления ключа 68 младшего разряда - ключ 68 в этом такте открыт, и через резистор 63 засвечивается только светодиодный индикатор 48. Поскольку код счетчика 65 приложен также к управляющему входу коммутатора 45, то на его выходе появляется двоично-десятичный код цифры «6», приложенный к первому информационному входу 69. На выходе дешифратора 46 появляется семисегментный код, также соответствующий цифре «6». В результате в течение первого такта работы генератора 64 на индикаторе 48 младшего десятичного разряда засвечена цифра «6».

В следующем такте работы генератора 64 выходной код счетчика 65 становится равным 001; управляющий сигнал появляется на втором выходе дешифратора 66; открывается ключ второго разряда; на втором индикаторе засвечивается цифра «5» и т.д.

Аналогично работает четвертый вариант индикатора (фиг.4).

Отличие состоит лишь в том, что для засвечивания одного из индикаторов 74-75 используется один из ключей 94-95, связывающий общий катод светодиодов индикаторов с минусовой шиной 98 питания.

Рассмотрим работу пятого варианта индикатора (фиг.5) на примере индикации цифры «1».

В этом случае на информационный вход индикатора подается значение старших разрядов адресного кода четырех ячеек знакогенератора 125, в которых содержится код цифры «1». Например, это ячейки с адресами 0001-1101, в которых хранится одинаковый код 1110. При таком коде на младшем (правом) разряде выхода знакогенератора 125 присутствует ноль, остальные разряды выхода знакогенератора 125 «закрыты» единичным напряжением.

При работе тактового генератора 126 на выходе счетчика 117 последовательно появляются коды 00-01-10-11-00 и т.д. При этом последовательно открываются ключи 119-120-121-122, подключая последовательно аноды светодиодов 104-108-112-116 через резистор 124 к плюсовой шине 126 источника питания.

Поскольку частота генератора 126 достаточно высока, то зрением воспринимается в виде «1» непрерывно засвеченный правый столбец светодиодов 104-108-112-116 матрицы светодиодного индикатора 100.

Шестой вариант индикатора (фиг.6) работает так же, как второй.

Седьмой вариант индикатора (фиг.7) работает так же, как четвертый.

Во всех схемах индикаторов, изображенных на фиг.1-7, суммарный ток светодиодов, участвующих в работе, задается, соответственно, с помощью ограничивающих резисторов 19, 41, 63, 90, 124, 145 или 166. Если в схемах аналогов [1-4] значения резисторов составляли 120-500 Ом, то в предлагаемых вариантах реализации индикатора значения ограничивающих резисторов составляют единицы Ом.

В качестве светодиодных индикаторов 1-2, 23-24, 47-48, 74-75, 100, 129-142, 152-165 необходимо использовать современную базу, например, производимую фирмой Kingbrigt. Вольт-амперные характеристики светодиодов указанных индикаторов очень стабильны и отличаются между собой на доли процента. Отображаемая индикаторами информация имеет одинаковую яркость и отличается высоким качеством.

Преимуществом предлагаемого индикатора по сравнению с известными является его упрощение. Первый вариант индикатора применен в составе частотомера Ч3-90, который серийно выпускается ООО «Хозрасчетный центр «Интеграл». При 5-разрядном исполнении его индикатора экономия резисторов составила 5×7-1=34. Соответственно более простой оказывается печатная плата индикатора и уменьшаются его размеры.

Индикатор отличается высоким качеством работы. Частотомер Ч3-90 сертифицирован Российской Академией наук. Рекламный проспект прилагается. При необходимости возможна демонстрация частотомера Ч3-90 на экспертном совещании в ФГУ ФИПС для доказательства работоспособности предложенных в заявке схем.

Предложенные в заявке решения целесообразно использовать при разработке и изготовлении новых монолитных интегральных схем, предназначенных для управления светодиодными индикаторами.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания заявки:

1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем.. - М.: Мир, 1982.

2. Применение интегральных схем: Практическое руководство. В 2-х кн. Кн. 2. Пер. с англ. / Под ред. А.Уильямса. - М.: Мир, 1987. -С.208. - Рис.10.37.

3. Янсен Й. Курс цифровой электроники: В 4-х т. Т.3. Сложные ИС для устройств передачи данных. Пер. с голл. - М.: Мир, 1987. - С.27. - Рис.1.11.

4. Токхейм Р. Основы цифровой электроники: Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. - С.128. - Рис.5.12. - (прототип 1).

5. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. В 12 т. Т 4. - М.: КубК-а, 1997. - С.106-114.

Claims (7)

1. Светодиодный индикатор, содержащий n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, ограничивающий резистор, n дешифраторов из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n информационных входов, являющихся информационными входами дешифраторов, отличающийся тем, что каждый выход дешифраторов из двоично-десятичного кода в семисегментный код соединен соответственно с катодами светодиодов соответствующих семисегментных индикаторов, общий анод которых подключен к плюсовой шине источника питания через ограничивающий резистор.

2. Светодиодный индикатор, содержащий n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов на светодиодах с общим катодом, ограничивающий резистор, n дешифраторов из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n информационных входов, являющихся информационными входами дешифраторов, отличающийся тем, что каждый выход дешифраторов из двоично-десятичного кода в семисегментный код соединен соответственно с анодами светодиодов соответствующих семисегментных индикаторов, объединенные выводы питания дешифраторов подключены к плюсовой шине источника питания через ограничивающий резистор.

3. Светодиодный индикатор, содержащий многоканальный коммутатор типа «4n в 4» (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора), дешифратор из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов на светодиодах с общим анодом, ограничивающий резистор, тактовый генератор, двоичный счетчик, дешифратор из двоичного кода в унитарный, n ключей, n информационных входов, являющихся информационными входами многоканального коммутатора типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выход тактового генератора соединен с тактовым входом двоичного счетчика, информационный выход которого соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора и входом дешифратора из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей, отличающийся тем, что каждый выход дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код соединен с соответствующими объединенными катодами светодиодов семисегментных индикаторов различных десятичных разрядов, общий анод светодиодов каждого семисегментного индикатора через соответствующий ключ соединен с первым выводом ограничивающего резистора, второй вывод которого подключен к плюсовой шине источника питания.

4. Светодиодный индикатор, содержащий многоканальный коммутатор типа «4n в 4» (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора), дешифратор из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов на светодиодах с общим катодом, ограничивающий резистор, тактовый генератор, двоичный счетчик, дешифратор из двоичного кода в унитарный, n ключей, n информационных входов, являющихся информационными входами многоканального коммутатора типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выход тактового генератора соединен с тактовым входом двоичного счетчика, информационный выход которого соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора и входом дешифратора из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей, отличающийся тем, что каждый выход дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код соединен с соответствующими объединенными анодами светодиодов семисегментных индикаторов различных десятичных разрядов, общий катод светодиодов каждого семисегментного индикатора через соответствующий ключ соединен с минусовой шиной источника питания, вывод питания дешифратора из двоичного кода в семисегментный код подключен к плюсовой шине источника питания через ограничивающий резистор.

5. Светодиодный индикатор, содержащий матричный светодиодный индикатор с матрицей размером k×l светодиодов (где k - число строк, l - число столбцов), двоичный счетчик, дешифратор из двоичного кода в унитарный, k ключей, информационный вход, ограничивающий резистор, знакогенератор, тактовый генератор, выход которого соединен с тактовым входом двоичного счетчика, информационный выход которого соединен с объединенными группой младших разрядов адресного входа знакогенератора и входом дешифратора из двоичного кода в унитарный, k выходов которого соединены соответственно с управляющими входами k ключей, аноды светодиодов матрицы, расположенные в каждой строке матрицы, объединены между собой и подключены к соответствующему выводу строк матрицы, катоды светодиодов матрицы, расположенные в каждом столбце матрицы, объединены между собой и подключены к соответствующему выводу столбцов матрицы, информационный вход индикатора соединен с группой старших разрядов адресного входа знакогенератора, отличающийся тем, что выходы знакогенератора соединены с выводами столбцов матрицы, каждый вывод строк которой через соответствующий ключ соединен с первым выводом ограничивающего резистора, второй вывод которого подключен к плюсовой шине источника питания.

6. Светодиодный индикатор, содержащий n (где n≥1 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора) семисегментных индикаторов на светодиодах с общим катодом, n дешифраторов из двоично-десятичного кода в семисегментный код, ограничивающий резистор, n информационных входов, являющихся информационными входами дешифраторов, каждый выход которых соединен соответственно с анодами светодиодов соответствующих семисегментных индикаторов, отличающийся тем, что выводы общих катодов светодиодов всех семисегментных индикаторов объединены между собой и соединены с общей шиной индикатора через ограничивающий резистор.

7. Светодиодный индикатор, содержащий многоканальный коммутатор типа «4n в 4» (где n≥3 - число десятичных разрядов многоразрядного индикатора), дешифратор из двоично-десятичного кода в семисегментный код, n семисегментных индикаторов на светодиодах с общим катодом, n ключей, тактовый генератор, двоичный счетчик, дешифратор из двоичного кода в унитарный, ограничивающий резистор, n информационных входов, являющихся информационными входами многоканального коммутатора типа «4n в 4», выход которого соединен с информационным входом дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код, выход тактового генератора соединен с тактовым входом двоичного счетчика, информационный выход которого соединен с объединенными управляющим входом многоканального коммутатора и входом дешифратора из двоичного кода в унитарный, n выходов которого соединены соответственно с управляющими входами n ключей, каждый выход дешифратора из двоично-десятичного кода в семисегментный код соединен с соответствующими объединенными анодами светодиодов семисегментных индикаторов различных десятичных разрядов, отличающийся тем, что общий катод светодиодов каждого семисегментного индикатора через соответствующий ключ соединен с первым выводом ограничивающего резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной индикатора.