Dynamické řízení segmentových LED zobrazovačů

Charakteristika

Pro aplikace, kde si vystačíme se zobrazováním několika málo znaků v řádku (displej hodin, měřícího přístroje) je možno použít přímé řízení zobrazovačů, které má svoje specifika nebo použít sofistikovanější řešení dynamického provozu displeje. Z hlediska počtu komponent je dynamické řízení úspornější, protože nevyžaduje pomocné paměti ale je náročnější na přesné časové řízení. Z tohoto důvodu je i vhodnější použít hardwarový generátor znaků. Určitým nedostatkem je omezení počtu zobrazovaných znaků.

Dynamické řízení

Dynamické řízení nevyžaduje pomocné paměti, a tím ani signál STROBE (viz multiplexové řízení pro uchování informace o zobrazovaném znaku), tím je součástkově úspornější, a tuto potřebu řeší přesným časováním přítomnosti této informace na datové sběrnici (DATA) v koherenci se signálem ENABLE, který nebylo nutno v jiných případech používat. Příklad zapojení displeje s 8 znaky (zobrazování datumu) a 16 segmentovými zobrazovači je uveden na obrázku 1.

Obrázek 1
Řízení displeje v dynamickém režimu.

Signál ENABLE v jednodušším případě (podle adresy pozice znaku) určuje svit konkrétního zobrazovače a zobrazení znaku podle informace na signálech DATA. V o něco složitějším případě řízení je možno jej využít i k řízení úspory energie a řízení jasu.

Nezapojený signál EN u hardwarového znakového generátoru je možno trvale aktivovat nebo využít k separátnímu zhasnutí displeje.

Programová obsluha

Programová obsluha dynamického režimu je podobná jako u multiplexového řízení (které je v principu statické), způsob přípravy dat a jejich separace je shodná. Dynamické řízení ale vyžaduje přesnou synchronizaci mezi signálem (signály) ENABLE a zobrazovanou informací na signálech DATA. Názorně je řízení dynamického režimu znázorněno v časovém diagramu na obrázku 2.

Obrázek 2
Časový diagram řízení displeje v dynamickém režimu.

Hodnotu, v tomto případě textový řetězec (STRING) je nutno pro zobrazování postupně rozdělit na jednotlivé znaky (CHAR), jejichž kód (zpravidla tabulky ASCII) pro zobrazení je postupně distribuován na signály DATA ¹). Pozice (pořadové číslo) aktuálního znaku, který je distribuován na signály DATA, je zároveň předána na signály ADRESA ZNAKU a zpracována dekodérem, který podle stavu společného signálu ENABLE aktivuje jeden z konkrétních zobrazovačů na požadované pozici, odpovídající pozici vybraného znaku v textovém řetězci.

V okamžiku, kdy je jsou stavy signálů ADRESA a DATA ustáleny, je možno aktivovat rozsvícení konkrétního zobrazovače aktivací signálu ENABLE na řídícím vstupu dekodéru. Tuto aktivaci je vhodné provést s malým zpožděním t_D-EN tak, aby nedocházelo k "probliknutí" jiného (předchozího) znaku na zobrazovači ²).

V jednodušším případě je signál ENABLE možno aktivovat na téměř celou dobu periody (t_ON-MAX, celá čárkovaně vyznačená šířka impulsu ) obsluhy jednoho zobrazovače, v tomto případě pak zobrazovač (subjektivně posouzeno lidským okem) svítí maximální možnou intenzitou jasu. Pokud budeme požadovat řízení jasu displeje a úsporu energie je nutno signál ENABLE řídit složitějším způsobem s využitím pulsně šířkové modulace (PWM) a to podle intenzity vnějšího osvětlení. Při tomto řízení je ale nutno zajistit minimální šířku impulsu (t_ON-MIN, plně vyznačená šířka impulsu) tak, aby tento impuls byl lidským okem postřehnutelný. Při krátkém impulsu se jeví intenzita svitu jako nízká, s jeho prodlužováním je intenzita svitu vnímána jako vyšší (na obrázku čárkovaně naznačeno prodlužování impulsu ⁴).

Před koncem periody obsluhy jednoho zobrazovače je vhodné ukončit trvání signálu ENABLE s malým předstihem (t_BSO) tak, aby se omezilo "probliknutí" jiného (následujícího) zobrazovaného znaku na zobrazovači ³).

Po ukončení obsluhy jednoho zobrazovače, jednoho znaku, je možno přistoupit k zobrazení znaku dalšího. Příprava pro zobrazení vyžaduje nějaký krátký programový čas pro přenastavení signálů, což je vyjádřeno krátkým časovým intervalem t_CHANGE, po kterém se cyklus pro další znak opakuje.

Shrnutí