Те, кто читал наши статьи по кварцевому калибратору, знают, что двоично-десятичный счетчик выдает результаты в виде уровней на 4-х двоичных разрядах. Но как это преобразовать в команду на зажигание тех или иных сегментов, правильно "нарисующих" нужную цифру? - Не беспокойтесь, всё уже давно придумано. Существуют специальные микросхемы-дешифраторы. (кстати, их внутренняя структура и принцип действия не такие уж и заумные.)
Как минимум, такие микросхемы имеют 4 двоичных входа, 7 выходов под сегменты индикатора и обязательно вход гашения индикатора. Дополнительно они могут содержать устройства запоминания отображаемого символа и вход, управляющий записью/хранением кода. Одни такие микросхемы работают с индикаторами с общим катодом - у них свечению сегмента соответствует высокий логический уровень, другие - с общим анодом, они действуют наоборот. Есть и такие, которые способны работать с обеими полярностями и имеют вход для управления полярностью сигнала. Именно такие нужны для работы с ЖКИ. Но нам такие навороты без надобности.
Для частотомера мы выберем старую советскую микросхему К514ИД1, предназначенную для работы только с индикаторами с общим катодом.
В крайнем случае, нам будет нетрудно подобрать какие-нибудь импортные аналоги.
А теперь представьте себя на месте конструктора 8-разрядного вакуумного индикатора. Сколько выводов ему понадобится герметично вывести из баллона этого прибора? 8 разрядов, каждый по 7 сегментов плюс запятая, плюс два вывода накала, плюс сетка - 67 выводов! Как такое сделать, как развести столько проводов в устройстве? Да еще и 8 микросхем-дешифраторов ставить.
А давайте сделаем так: соединим друг с другом все одноименные сегменты. Тогда для них будет достаточно одного дешифратора. Сетки же индикатора выведем от каждого разряда отдельно. Получается всего 18 выводов. А работать это будет так: выдадим на входы сегментов команды для изображения первой цифры и дадим напряжение на сетку первого разряда. Через несколько сотых или тысячных долей секунды поменяем сигналы для сегментов на изображение второй цифры и одновременно переключим напряжение на сетку второго разряда. И вот так вот, непрерывно сканируя разряды по кольцу, сможем показывать в разных разрядах любые разные цифры.
Это, а называется оно "динамическая индикация", кажется невыполнимым акробатическим трюком. Но сделать это вполне возможно. Благо, что нам не придется это паять на отдельных диодах и транзисторах - есть готовые микросхемы.
Для начала узнаем, что дешифраторы бывают не только семисегментными, но и позиционными. Это очень просто. Допустим, нам нужен дешифратор на 3 двоичных разряда, то есть на 8 чисел от 0 до 7. Вот он и имеет 8 выходов. Подадим на его вход все нули - и он выдаст напряжение на первом выходе. Подадим двоичный код числа 2 - напряжение будет только на третьем выходе. (В логической технике счет начинается не с 1, а с 0) Вы, конечно, уже догадались, что этот дешифратор и будет перебирать последовательно сетки разрядов. Или общие катоды в случае светодиодных индикаторов.
Для этих целей нам сойдет советская микросхема К155ИД4, или К555ИД4, или их импортный аналог вроде 74LS155. Собственно, это сборка из двух двухразрядных дешифраторов. Ну, так сделали для большей универсальности применения. 2 двоичных разряда - это получается 4 комбинации уровней на них и, соответственно, 4 выхода. Вы легко можете увидеть эти выходы справа на обозначении микросхемы. Кружочки у их основания - знак инверсии. Эти выходы - инверсные (перевернутые). На сработавшем выходе у нас будет логический 0, а на остальных - логическая единица. Нам так будет даже удобнее. Такое часто встречается в логических микросхемах.
Адресные входы у обоих дешифраторов, верхнего и нижнего - общие. Это ножки 3 и 13 микросхемы. Какой код на них подадим - на таком выходе каждого дешифратора 0 и появится.
Но самое интересное здесь - это входы разрешения выхода. Для начала посмотрим на ножки 2 и 15 микросхемы. Это - входы. Тоже инверсные - то есть, чтобы разрешить дешифратору работу на них нужно подать логический 0. Так и сделаем, ведь в противном случае дешифраторы будут выдавать на всех своих выходах только 1, не обращая внимания ни на какие другие сигналы. А вот дальше интереснее. Входов разрешения у каждого дешифратора 2, причем у одного дешифратора второй вход разрешения тоже инверсный - ножка 14, а у другого - прямой (ножка 1). Соединим их вместе и они станут старшим третьим разрядом, а вся микросхема - одним восьмиразрядным дешифратором. От 0 до 3 будет работать первый дешифратор, а от 4 до 7 - второй.
Само собой, ему понадобится этот самый счетчик на 3 разряда. А вот генератор импульсов сканирования нам, возможно, и паять специально не придется. Частота сканирования не важна, лишь бы глаз мерцания не замечал. Сойдет от сотен герц до нескольких килогерц. Так что, возможно, мы найдем в устройстве какие-нибудь готовые подходящие нам импульсы. Лишь бы они шли непрерывно и равномерно.
Выдавать в каждый нужный момент на семисегментный индикатор двоичные данные именно с нужного счетчика из восьми их штук сложнее. Но и для этого есть специальная микросхема-коммутатор. Их еще называют мультиплексорами. Она имеет один выход, собирающий данные с восьми входов. С какого именно входа он будет брать данные - зависит от трехзначного двоичного номера этого входа, поданного на специальные адресные входы коммутатора. А адрес мы будем брать с того же самого 3-значного счетчика, который и сканирует разряды. Вот круг и замкнулся.
Нужная нам микросхема коммутатора называется К1533КП7. Само собой, для сбора всех четырех двоичных разрядов с десятичных счетчиков понадобится четыре таких коммутатора.
Думаю, вам тут всё уже становится понятно. Есть 8 входов. С какого из них информация пойдет на выход Q (ножка 5), зависит от того, какой адрес будет набран на 3 адресных входах. Еще здесь есть инверсный вход разрешения - ножка 7. Мы им пользоваться не будем, так просто заземлим его. И еще есть инверсный выход - ножка 6. Нам он тоже не нужен, никуда его подключать не будем.
В итоге получается такая система:
Как видите, тут и особого творчества не надо - логика работы сама определяет соединения микросхем.
Обращу ваше внимание на еще одну важную вещь - каждый разряд индикатора теперь питается не постоянно, а лишь в течение 1/8 всего времени. Чтобы это не привело к большому снижению яркости, придется закачивать в него больший ток. Вот почему вакуумные индикаторы при обычной статической индикации хорошо светятся при 9 вольтах питания, тогда как при динамической индикации их нормальное анодное напряжение составляет 27 В. Что же касается светодиодных индикаторов, то внимательно смотрите справочные данные на максимально допустимый ток через них. В справочнике должно быть указано, к чему он относится - к постоянному току или к импульсному. Обычно последний указывается для скважности, равной 10 (а не 8, как будет у нас).
