Юрий Ревич - Занимательная микроэлектроника

Аналоговая индикация может быть во многих случаях более естественным методом для создания человеко-машинных интерфейсов, чем цифровая. Как я уже указывал в главе 10 , большинство показывающих приборов на пультах управления сложными системами имеют стрелочные или шкальные индикаторы, т. к. точное значение некоего параметра человека интересует не так уж часто. Это касается даже часов: модели со стрелками не есть просто дань стилю «ретро», в некоторых ситуациях (например, когда вы кого-то ждете), они удобнее, чем с цифровым индикатором. Все определяется задачей: от медицинского термометра мы ждем точного значения температуры, от датчика температуры двигателя — лишь оценки относительно некоего порога. Вот когда нужна такая оценка, аналоговый индикатор окажется лучше цифрового.

Существуют готовые микросхемы для управления шкальными индикаторами. Они представляют собой специализированные дешифраторы. Например, К155ИД11 [18] Я ранее (см. главу 8 ) обещал префикс «К» в наименовании микросхем опускать, но в данном случае серия 155, в отличие от 561, встречается и в «военной» модификации (без буквы «К»), а конкретно эта микросхема имеется только в «бытовом» варианте, потому я ее обозначаю полностью. Не существует, кстати, и ее прямого зарубежного аналога. при подключении 8 светодиодов, расположенных в ряд, формирует светящийся столбик, высота которого соответствует трехразрядному входному двоичному коду. Для каскадного включения таких микросхем предусмотрены дополнительные входы и выходы (разрешения и переноса), потому с их помощью можно создавать и более длинные шкалы. На практике для большинства применений достаточно 16 градаций.

Более современный аналог К1003ПП1 (UAA180) менее удобен, т. к. управляет 12 светодиодами — ни то ни се (24 при каскадном включении двух микросхем — много, 12 при одной микросхеме— мало). Впрочем, никто не мешает вам задействовать только часть разрядов, да и индикация с 24 разрядами, а то и более, тоже иногда требуется. Отметим, что К1003ПП2, которая вроде бы управляет 16 светодиодами, для практических целей не годится, т. к. высвечивает не столбик, а только один из светодиодов в линейке, что и некрасиво, и малоинформативно. Разумеется, есть и другие подобные микросхемы, но мы не будем на этом задерживаться.

Заметки на полях

Учтите, что приобрести готовую прилично выглядящую шкалу, представляющую собой линейку LED, крайне непросто. Основная проблема состоит в том, что близкорасположенные светодиоды засвечивают друг друга, и в стандартном технологическом процессе их приходится разделять промежутком, чтобы компаунд затекал в зазоры достаточно надежно. Выглядит такая шкала безобразно: лучше уж взять матричный индикатор и сформировать шкалу на его основе, хотя это усложняет управление и тоже не совсем то, что требуется. Наилучший способ — сформировать линейку из плоских светодиодов, вручную окрасить их боковые грани и затем установить на плату. Светодиоды обязательно должны быть с диффузным (матовым) рассеивателем, иначе равномерной засветки вы не добьетесь. В идеале их следует также отбирать по яркости свечения, в противном случае шкала будет неравномерной, хотя на практике это довольно сложно осуществить. Для окраски граней обойтись краской из баллончика не удастся, т. к. она будет просвечивать, особенно на ребрах, даже при покрытии в несколько слоев. Потому необходимо взять обычную темную и достаточно густую нитрокраску (можно даже дать постоять ей на воздухе, чтобы дополнительно загустела) и окрасить весь светодиод методом окунания. Когда краска полностью засохнет (высохнув, она значительно уменьшится в объеме), аккуратно сошлифуйте мелкой шкуркой ее с торца светодиода.

Большинство проблем, связанных со шкальной индикацией, с помощью К155ИД11 или ее многочисленных аналогов решить можно. Причем следует учесть, что на самом деле 8-разрядная линейка индикаторов имеет не 8, а 9 состояний (восемь зажженных LED плюс состояние, когда все погашены). На выходе К155ИД11, в частности, число зажженных LED на единицу больше входного кода: когда на входе 000, горит один, самый первый светодиод шкалы. Чтобы его тоже погасить, надо подать отдельно сигнал логического нуля на вход переноса (тогда микросхема перестает реагировать на входной код вообще). Поэтому иногда проще уменьшить число ступенек шкалы до 7 (а для 16-разрядного индикатора — до 15). Аналогичная проблема с числом состояний касается всех дешифраторов подобного рода.