Jste zde

Řešení buzení segmentových displejů mikroprocesorů

Redakce HW serveru, 23. Prosinec 2000 - 0:00

Přesto, že cena inteligentních LCD displejů stále klesá, není jejich použití vždy nejvýhodnější. U inteligentních displejů je spotřeba dána řadičem a podsvětlením. Porovnáme-li spotřebu podsvětleného LCD displeje s nízkopříkonovým LED displejem, je často LED displej výhodnější. Pokud stačí číselný údaj, jsou segmentové displeje lépe čitelné z větší vzdálenosti. Proto zde uvádím dva příklady jejich připojení k mikroprocesoru.

Led displej lze zapojit různými způsoby. Lze jej řídit paralelně, multiplexně a sériově.

Při paralelním zapojení je třeba mít vyhrazeno přesně tolik vývodů paralelních portů, kolik má displej segmentů. Zapojení je obvodově složité, proto se prakticky nepoužívá.
Při multiplexním řízení se počet potřebných výstupů zredukuje na součet počtu segmentů jedné číslice a počtu číslic. Jednotlivé pozice displeje se cyklicky přepínají. Při větším počtu míst klesá střída a tím i dosažitelný jas displeje. Procesor musí pracovat v programové smyčce, jejíž součástí je pravidelná obsluha displeje. Díky obslužné náročnosti pro větší počet segmentů se často používá speciální procesor pouze pro řízení displeje.
Displeje se sériovým vstupem jsou použity v následujích dvou příkladech.

- Posuvný registr 74164
Zapojení displeje, které používám už 10 let, je ve zkrácené verzi na obrázku. Číslicovky jsou připojeny na posuvný registr tvořený obvody 74HC164 a jejich napájecí napětí je odvozeno od LED diody D5. Svítivost lze nastavit změnou odporu R4, proud jednoho segmentu nesmí přesáhnout 6 mA. Výhodou tohoto zapojení je možnost rychlého přepisování posuvného registru. U procesoru 51 s kmitočtem krystalu 24 MHz a při připojení displeje na sériový kanál v režimu 0 je kmitočet posunovacích impulzů 2 MHz. Při dostatečně rychlém a relativně méně častém přepisování displeje lze vynechat R7, T3 a C1 sloužící k zatemění displeje při přepisování. Zatemňovací obvod vyžaduje, aby signál CLK byl v klidovém stavu v úrovni H. Nevýhodou tohoto zapojení je, že displej nemá záchytný registr a aby displej znatelně neblikal, přepis dat musí probíhat za dobu kratší, než 5 ms. Výhodou je možnost řazení libovolného počtu míst na jednu sériovou linku. Program pro obsluhu 4 místného displeje je ve zdrojáku pro C připojen na konci tohoto článku a v sekci DOWNLOAD.
Schéma bylo zkráceno pro zveřejnění na internetu. Případně tedy použijte celé schéma, budící 6 segmentů..

Na obrázku je příklad budiče displeje se sériovým vstupem.
Toto schéma obsahuje pouze budič pro dva segmenty,
další segmenty jsou napojeny na sběrnici.
- velké schéma zobrazuje připojení 6. segmentovek displejů..

- Profesionální obvod M5451
Zapojení s obvodem M5451 je na druhém obrázku. Řadič M5451 obsahuje záchytný registr a proto obsah jeho posuvného registru lze plnit libovolně dlouho. Řadič také reguluje proud segmentů, čímž se celé zapojení zjednoduší. Nevýhodou je maximální přepisový kmitočet 500 KHz, což u procesorů řady 51 při využití sériového kanálu v režimu 0 odpovídá maximálnímu kmitočtu krystalu 6 MHz. Pokud tedy chcete používat x51 CPU k obsluze tohoto obvodu a používáte rychlejší Xtal, než uvedených 6 MHz, nelze použít přímo sériový kanál v reřimu 0, protože je příliš rychlý. Obluhu lze zpomalit oblužnou rutinou, která bude zapisovat přímo do portu. Tím lze používat případně instrukce NOP a tím komunikaci případně ještě zpomalit..

Další, někdy též podstatnou nevýhodou je nemožnost sériového řazení více obvodů na jednu sériovou linku. Ovládání displeje se od prvního liší opačnou polaritou dat a přepisovým impulzem na začátku přenosu.