2.4.3 Индикация на матричных светодиодных индикаторах

Матричные светодиодные индикаторы используются для отображения алфавитно-цифровой информации. Матричные светодиодные индикаторы обычно выполнены в виде интегральной микросхемы, представляют собой матрицу светодиодов размерностью M×N где, N – число колонок, M – число строк матрицы (рисунок 2.19). Наибольшее распространение получили с размерностью матрицы 7×5 и 9×7.

Рисунок 2.19 – Матричный индикатор: а – общий вид, б – схема

Для включения одного светодиода матрицы необходимо обеспечить протекание через него тока 10-15 мА при напряжении 2,0-2,5 В. Подключение матричного индикатора к микроконтроллеру осуществляется через управляемые схемы формирования тока колонок и строк (рисунок 2.20).

Рисунок 2.20 – Структура (а) и схема подключения (б) матричного светодиодного индикатора

Для отображения многосимвольной информации используются линейные дисплеи, которые представляют собой «линейку», смонтированную из отдельных семисегментных индикаторов или матричных светодиодных индикаторов. Число знакомест дисплея определяется в соответствии с требованиями к микроконтроллерной системе.

2.4.4 Индикация на жидкокристаллических дисплеях

Помимо светодиодных индикаторов применяют также жидкокристаллические дисплеи (ЖКД). ЖКД – это новейшая технология, которая обладает существенным преимуществом для переносного оборудования с независимым питанием, поскольку имеет очень низкую мощность потребления, для оборудования, находящегося на открытом воздухе или в условиях высокой внешней освещенности, для создания дисплеев с заказными формами и символами и дисплеев с большим числом цифр и букв. С другой стороны, светодиоды несколько проще в применении, особенно, если необходимо использовать несколько букв или цифр. Кроме того, они выпускаются различных цветов и хорошо выглядят в условиях пониженной освещенности, где их показания легче считываются, чем показания ЖКД.

Для управления ЖКД необходимо использовать переменное напряжение, иначе их жидкие нити разрушаются. Поэтому формирователи ЖКД обычно генерируют прямоугольные сигналы, синхронизированные с сигналом подложки ЖКД.

Выпускаются ЖКД отображающие цифровую информацию в семисегментном представлении, буквенно-цифровые матричные и графические ЖКД.

Все современные ЖКД имеют внутри себя контроллер и все, что требуется от основного контроллера - это выдавать пакеты данных в поддерживаемом формате, обычно с использованием протокола I²C, но также существуют ЖКД с параллельным вводом информации. В этом случае в микропроцессорной системе совместно с ЖКД целесообразно использовать микросхему КР580ВВ55А – устройство ввода/вывода параллельной информации.

2.5 Блок ввода информации

Для ручного ввода информации в микропроцессорную систему могут использоваться различные устройства: переключатели, кнопки, клавиши. На их основе могут быть построены более сложные устройства ввода информации.

В устройствах и системах логического управления объектами события в объекте управления фиксируются с использованием разнообразных датчиков цифрового и аналогового типов. Наибольшее распространение имеют двоичные датчики типа да/нет, например концевые выключатели, которые подключаются к МК так, как показано на рисунке 2.21.

Рисунок 2.21 – Схема двоичного датчика

Рассмотрим вопросы, связанные с организацией в микропроцессорной системе кнопочной клавиатуры. В наиболее простом случае для ввода информации с кнопочной клавиатуры требуются только линии настроенного на ввод порта ввод/вывода, реализованного, например, с использованием микросхемы КР580ВВ55А или собственных линий ввода/вывода используемого МК.

Простейшая клавиатура может состоять из нескольких кнопок, подключенных к такому же количеству входов порта ввода микропроцессора. Если это восьмиразрядный порт, то к нему можно подключить 8 кнопок, как это показано на рисунке 2.22.

Рисунок 2.22 – Схема подключения простейшей клавиатуры

В исходном состоянии (кнопки не нажаты) на всех входах порта присутствует логический уровень 1 благодаря резисторам R1…R8, соединенным с напряжением питания +5 В. При нажатии любой кнопки происходит замыкание соответствующего входа порта с корпусом схемы и на нем появляется логический уровень 0. Для того чтобы микропроцессор мог определить факт нажатия одной или нескольких кнопок клавиатуры ему необходимо осуществить ввод информации с данного порта. Для идентификации нажатых кнопок необходима дополнительная программная обработка вводимой информации.

Можно повысить эффективность использования линий портов, если применить матричную организацию и динамический способ опроса кнопок клавиатуры. Для построения матрицы проводники располагают в виде сетки, в узлах которой размещают кнопки (рисунок 2.23). Каждая клавиша в такой матрице имеет свой номер, соответствующий ее местоположению. При нажатии кнопки замыкаются соответствующие линии строк и столбцов.

Рисунок 2.23 – Схема включения кнопок в матрицу

К выводам порта микропроцессорной системы подключаются строки и столбцы матрицы клавиатуры. Для определения факта нажатия и идентификации нажатой кнопки микропроцессор осуществляет сканирование столбцов позиционным кодом и ввод информации со строк. При этом нажатая клавиша определяется программой по номерам строки и столбца.