Опис вибору елементної бази та роботи принципової схеми
Мікросхема КР1820ВГ1 [1] використовується для управління 36-сегментним РКІ в режимі 3-рівневого мультиплексування. Мікросхема виготовляється за КМОП-технології і випускається в 20-вивідному пластмасовому DIP-корпусі. Мікросхема містить вбудований тактовий генератор, резистивний дільник напруги і дільники частоти, за допомогою яких формуються сигнали управління рядками (загальними електродами) і стовпцями (сегментними електродами) ЖКИ в режимі 3-рівневого мультиплексування. Одна мікросхема має три виходи управління рядками і 12 виходів управління стовпцями. Передбачена можливість каскадування схем, що дозволяє використаний їх для управління мультиплексний РКІ з числом сегментів більше 36. Мікросхема не вимагає ніяких навісних компонентів і працює в діапазоні напруги живлення від 3 до 6 вольт. Призначення висновків мікросхеми КР1820ВГ1 показано в таблиці 1.
Таблиця 1. Призначення висновків мікросхеми КР1820ВГ1.
Висновок Позначення Тип Призначення
1 ... 3 COB1, COC3, COB3 Вихід Управління стовпцями В1, С3, В3
4 CS Вхід Вибір кристала
5 Ucc - Напруга джерела живлення
6 GND - Загальний
7 D Вхід Дані
8 ... 13 COA2, COB4, COB2, COA1, COC2, COC4 Вихід Управління стовпцями A2, B4, B2, A1, C2, C4
14 C Вхід Тактовий сигнал С
15 COA / G Вихід Управління сторокой А (вхід генератора G)
16 COC / G Вихід Управління сторокой С (вихід генератора G)
17 COB Вихід Управління рядком У
18 ... 20 COC1, COA3, COA4 Вихід Управління стовпцями B1, A3, A4
Мікросхема КР1820ВГ1 має чотири режими роботи: одиночний, старший, молодший і тестовий. В одиночному режимі одна мікросхема управляє 36-сегментним РКІ, забезпечуючи повну синхронізацію його роботи. Старший і младній режими призначені для організації управління РКІ з числом сегментів більше 36, тестовий режим - для контролю якості мікросхем в процесі виготовлення. Дані вводяться в мікросхему в послідовному коді по входу D з синхронізацією запису фронтом тактових імпульсів по входу C (рис. 6).
Рис. 6. Завантаження мікросхеми КР1820ВГ1 по послідовній шині
Код записуваних даних визначається конкретною схемою підключення шин управління рядками і стовпцями до сегментів РКІ, а також конфігурацією РКІ.
Рис.7. Конфігурація сегментів РКІ.
На рис. 7 показано встановлення РКІ, а в таблиці 2 показано порядок проходження бітів в кодової посилці для цього варіанту підключення такого РКІ.
Таблиця 2. Порядок проходження бітів в кодової посилці
Біт Висновок Сегмент РКІ Біт Висновок Сегмент РКІ
D0 COA1, COC / G H1 D20 COB3, COC / G D3
D1 COB1, COB G1 D21 COA3, COB C3
D2 COC1, COA / G F1 D22 COA3, COA / G B3
D3 COC1, COB E1 D23 COB3, COA / G A3
D4 COB1, COC / G D1 D24 COA4, COC / G H4
D5 COA1, COB C1 D25 COB4, COB G4
D6 COA1, COA / G B1 D26 COC4, COA / G F4
D7 COB1, COA / G A1 D27 COC4, COB E4
D8 COA2, COC / G H2 D28 COB4, COC / G D4
D9 COB2, COB G2 D29 COA4, COB C4
D10 COC2, COA / G F2 D30 COA4, COA / G B4
D11 COC2, COB E2 D31 COB4, COA / G A4
D12 COB2, COC / G D2 D32 COC1, COC / G P1
D13 COA2, COB C2 D33 COC2, COC / G P2
D14 COA2, COA / G B2 D34 COC3, COC / G P3
D15 COB2, COA / G A2 D35 COC4, COC / G P4
D16 COA3, COC / G H3 D36 Не використовується -
D17 COB3, COB G3 D37 Q6 -
D18 COC3, COA / G F3 D38 Q7 -
D19 COC3, COB E3 D39 Q8 -
Біти D0 .. D7 відповідають сегментами першого розряду, біти D8 .. D15 - другого і т. д. Біти D32 .. D35 відповідають спеціальним сегментами P1 ... P4. Біт D36 може приймати будь-яке значення. Біти D37 і D38 (Q6 і Q7) керують режимом роботи схеми згідно з таблицею 3. Біт D39 (Q8) призначений для синхронізації роботи двох і більше мікросхем при каскадування.
Для завантаження мікросхеми в одиночному режимі необхідно виконати наступну послідовність дій:
• встановити на сході CS рівень логічного 0
• записати вісім бітів даних для кожної цифри першого-четвертого розрядів
• записати чотири біта для спеціальних сегментів і чотири біта управління: 0 | 0 | 1 | 1 | P4 | P3 | P2 | P1
• встановити на вході CS рівень логічної 1
Таблиця 3. Призначення бітів управління мікросхемою
Біт Режим роботи Вихід
D36 (Q7) D37 (Q6) COC / G COA / G
1 січня Молодший Вихід управління рядком З Вхід генератора
0 1 Одиночний Те ж Вихід управління рядком А
1 0 Тестовий -
0 0 Старший Вихід внутрішнього генератора Вихід управління рядком А
Після установки мікросхеми в потрібний режим для подальшої зміни даних необов'язково записувати всі 40 біт інформації. Для завантаження мікросхеми в старшому і молодшому режимах необхідно виконати наступну послідовність дій:
• встановити на вході CS обох схем рівень логічного 0
• записати 32 біта даних для «молодшої» схеми
• записати чотири біта для спеціальних сегментів молодшої схеми та чотири біта управління: 1 | 1 | 1 | 1 | P4 | P3 | P2 | P1 (при подачі останньої одиниці обидві мікросхеми встановлюються в молодший режим, висновки COA / G обох схем працюють як входи генератора. Відбувається синхронізація роботи мікросхем)
• встановити на входах CS обох схем рівень логічної 1
• встановити на вході CS «старшої» схеми рівень логічного 0
• записати 32 біта даних для старшої схеми
• записати чотири біта для спеціальних сегментів старшої схеми та чотири біта управління: 0 | 0 | 0 | 0 | | P4 | P3 | P2 | P1 (після цього висновок COA / G старшої схеми начитав працювати як вихід управління рядком А, а висновок COC / G - як вихід вбудованого генератора. Імпульси з виходу генератора старшої схеми надходять на вхід генератора COA / G молодшої схеми, і обидва кристала починають працювати синхронно від генератора старшої схеми)
• встановити на сході CS встановити рівень логічної 1
Щоб записати у внутрішні регістри-засувки нові дані, немає необхідності скидати обидві схеми: достатньо записати дані по черзі у внутрішні регістри-засувки кожної схеми. При цьому в останній біт D39 повинен записуватися нуль як для старшої, так і для молодшої схем.
Потрібно сказати, що деякі типи РК індикаторів незадовільно працюють при живленні мікросхем драйверів напругою 5В. Проте картина різко поліпшується при зниженні напруги живлення до 3.3 - 4.0В. Це зробити зовсім нескладно, так як споживаний драйверами струм дуже малий. У ланцюг живлення можна включити параметричний стабілізатор напруги на основі TL431 або навіть простий резистивний дільник. На всіх цифрових входах драйверів також знадобляться подільники напруги.
Як годин реального часу застосована мікросхема DS1302 фірми Dallas. Ця мікросхема має роздільні входи для підключення основного і резервного джерел живлення, що рятує від проектування досить хитрих схем переходу на резервне джерело. Крім того, є вбудована схема «краплинної» зарядки резервного джерела живлення, яка може бути включена програмно. Додатково мікросхема має ОЗУ об'ємом 31 байт, яке може бути використане для енергонезалежного зберігання параметрів. З навісних елементів потрібно тільки кварцовий резонатор. Тут хочеться застерегти від застосування дешевих неякісних резонаторів. Згідно з рекомендаціями фірми Dallas, потрібно резонатор, розрахований на ємність навантаження 6 пФ. В іншому випадку точність ходу годинника буде незадовільною або навіть з'являться проблеми з запуском кварцового генератора.
Для обміну з мікросхемою DS1302 використовуються спільні з драйверами РКІ лінії даних і тактирования. Розділені лише сигнали CS і RST. На жаль, мікросхема DS1302 має досить специфічний 3-х провідний інтерфейс, який у фірмовій документації описаний дуже неоднозначно. Це досить рідкісний приклад поганого фірмового опису. Тому в нових розробках краще застосовувати більш сучасні мікросхеми, наприклад DS1307 з інтерфейсом I2C.
В якості датчиків температури застосовані мікросхеми цифрових термометрів DS1821 фірми Dallas. У ланцюгах даних термометрів включені захисні ланцюжка R11-R14, VD1-VD8, а в ланцюзі харчування включений обмежує резистор R10 для захисту від короткого замикання. Незважаючи на те, що апаратно є можливість підключити чотири термометра, дана версія програми працює тільки з трьома. Це викликано недостатнім об'ємом пам'яті програм. Термометри встановлюються в різних місцях автомобіля. У даному випадку вони були встановлені в салоні, на відкритому повітрі і в моторному відсіку. Завдяки наявності заданих програмно порогів, окрім індикації температури здійснюється ще й контроль її виходу за безпечні межі. Зважаючи недостатнього обсягу пам'яті програм, редагування порогів температур не підтримується. Пороги у вигляді констант внесені в текст програми. Для першого термометра +55 градусів, а для другого і третього термометра +99 градусів.
Для вимірювання напруги бортової мережі побудований найпростіший 8-розрядний АЦП на основі вбудованого в мікроконтроллер компаратора. Для зменшення впливу перешкод використовується 16-кратне усереднення результатів. Принцип роботи АЦП пояснений на рис. 8.
|
