УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ ЦИФРОВЫХ ЗНАКОВ С ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИМ РЕЖИМОМ
DEVICE TO INDICATE DIGITAL SYMBOLS WITH POWER-SAVING MODE

Изобретение относится к средствам отображения информации (СОИ), значительную область применения которых представляют устройства для индикации.
Устройство для индикации цифровых знаков с энергосберегающим режимом может найти применение во всех средствах отображения информации, в которых требуется наибольшая эффективность его применения. Под эффективностью применения понимается выполнение функционального назначения устройства для индикации с наименьшими затратами (энергетическими, конструктивно-габаритными, экономическими и т.д.).
На долю цифровой информации приходится наибольший расход энергетических затрат в различных устройствах вычислительной и измерительной техники.
Функциональные возможности 7-сегментных индикаторов ограничены визуальной индикацией десяти семипозиционных цифр. Большой расход электропитания, который является одним из недостатков, например, полупроводниковых ЗСИ /1 - стр.68/, в немалой степени объясняется их начертанием с большим числом элементов в отображаемых знаках.
И как результат этих недостатков - невысокое восприятие знаков, выражающее в затруднении различения между некоторыми знаками и скорости опознания их.
Стремление достигнуть уменьшения наименьших энергетических затрат и улучшения восприятия десятичных знаков снижением числа элементов приводит к непривычности начертания знаков.
Непривычность начертания знаков при этом должна быть оправдана не только уменьшением энергетических, конструктивно-габаритных и экономических затрат, но и наилучшими эргономическими параметрами восприятия знаков: наибольшей их разрешающей способностью.
Целью предлагаемого изобретения является эффективность применения устройства для индикации цифровых знаков с энергосберегающим режимом, при котором:
1) уменьшается энергопотребление на цифровой знак;
2) уменьшается габаритный размер формата знака;
3) уменьшается среднее число элементов на цифровой знак;
4) улучшаются параметрические характеристики цифровых знаков: увеличивается средняя разрешающая способность по высоте и ширине их на знак при сохранении эффективного углового размера знака.
Указанная цель достигается формированием новых 4-позиционных десятичных цифровых знаков на формате 7-сегментного индикатора с наименьшим количеством позиционных элементов на знак и улучшением восприятия отображаемых знаков.
Устройство для индикации (фиг.1a) обычно содержит преобразователь двоично-десятичного кода (DD1) в 7-позиционный код (Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7) управления элементами (А, В, С, D, Е, F, G) самого распространенного 7-сегментного (HG1) индикатора /2 - стр.143, рис.5.19/.
На вход преобразователя кода (DD1) поступают сигналы с выходов двоично-десятичного счетчика (фиг.1б), работающего, например, в коде 8-4-2-1 /3 - стр.81, рис.39а/. Таблица истинности двоично-десятичного кода 8-4-2-1 представлена на фиг.1в /4 - стр.681/.
Структурная схема преобразователя /4 - стр.681/ двоично-десятичного кода 8-4-2-1 в семипозиционный код представлена на фиг.2а, а таблица истинности 7-позиционного кода представлена на фиг.2б, таблица №2 /4 - стр.681/.
С выходных выводов преобразователя двоично-десятичного кода 8-4-2-1 в семипозиционный код (фиг.2а) в соответствии с таблицей истинности (фиг.2б, таблица №2) сигналы с уровнем логической «1» или уровнем логического «0», представленные позициями этого кода (Y1-Y7), погашают или высвечивают соответствующие (фиг.3а) элементы индикатора HG1, формируя 7-сегментные цифровые знаки (фиг.3б).
Условия, принятые при управлении элементами 7-сегментного индикатора (фиг.3а): каждый элемент отображения 7-сегментного формата индикатора может светиться, если на некотором входе его устанавливается сигнал с уровнем логического «0», либо не светиться, если на некотором входе его устанавливается уровень логической «1». Погашая и высвечивая соответствующие элементы индикатора при формировании той или иной цифры, на индикаторе отображаются десять сегментных знаков (фиг.3б). Сигнал, соответствующий определенной позиции семипозиционного кода на выходных выводах (Y1-Y7) преобразователя (фиг.2а) двоично-десятичного кода в 7-позиционный код (фиг.2б), гасит или высвечивает соответствующий элемент (A-G) индикатора (фиг.3а, фиг.3б), формируя 7-сегментные десятичные знаки.
Например, для высвечивания цифры 0 (фиг.3б) необходимо погасить седьмой (G) элемент индикатора (фиг.3а), оставив остальные элементы (А, В, С, D, Е, F) в состоянии свечения. Следовательно, сигнал, представленный позицией Y7 семипозиционного кода (фиг.2б, таблица №2), поступающий на элемент G индикатора (фиг.3а), должен иметь уровень логической «1». А остальные сигналы, соответствующие позициям Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6 этого кода (фиг.2б), поступающие на элементы (фиг.3а) индикатора (А, В, С, D, Е, F), должны иметь уровень логического «0».
Известны методы построения структурных схем преобразователей из одного двоичного кода в другой с помощью упрощения логических выражений функции Y=f(X). Метод Квайна для минимизации функций ручным способом оказывается весьма трудоемким, но для сложных функций с большим числом аргументов задача решается с помощью ЭВМ. Метод минимизации функции с помощью карт Вейча обеспечивает простоту получения результата. Он используется при минимизации относительно несложных функций (с числом аргументов до 5) ручным способом. Этот метод требует элементов изобретательности и не может быть использован для решения задачи минимизации с помощью ЭВМ /5 - стр.133/.
Рассмотрим наиболее простой и демонстративно наглядный цифровой метод на примере построения преобразователя двоично-десятичного кода 8-4-2-1 в 7-позиционный код управления элементами 7-сегментного индикатора. Этот метод пригоден как для работы вручную, так и на ЭВМ.
Каждая комбинация входного двоично-десятичного кода 8-4-2-1 рассматривается как двоичное число, равное числу, обозначенному соответствующей ей десятичной цифре, которой соответствует строго определенная комбинация выходного семипозиционного кода, соответствующая той же цифре.
Таблица истинности двоично-десятичного 4-разрядного кода 8-4-2-1 (фиг.1в) содержит двоичные кодовые комбинации (сочетания уровней логического «0» и уровней логической «1») аргументов Х и их инверсий , однозначно определяющие каждую цифру (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) десятичного кода.
По той же таблице истинности видно, что уровням логической «1» соответствует одна комбинация цифр из десятичного кода того или иного аргумента Х или его инверсии , а уровням логического «0» соответствует другая комбинация из оставшихся цифр десятичного кода. Так, например, уровням логической «1» аргумента X1 соответствует по таблице истинности комбинация из цифр 13579 десятичного кода. Уровням логического «0» того же аргумента X1 соответствует по таблице истинности (фиг.1в) комбинация из оставшихся цифр 02468 десятичного кода.
Это прежде всего означает, что значение уровня логической «1» возникает на прямом выходе X1 первого триггера I двоично-десятичного счетчика (фиг.1б), работающего в коде 8-4-2-1, при поступлении каждого 1, 3, 5, 7, 9-го счетного импульса (фиг.4 - диаграмма работы счетчика). Или иначе, каждой цифре из комбинации 13579 десятичного кода по таблице истинности (фиг.1в) соответствует значение аргумента Х1-13579 с уровнем логической «1».
Одновременно на инверсном выходе  первого триггера I счетчика возникает уровень логического «0». Или иначе, каждой цифре из комбинации 13579 десятичного кода соответствует значение инверсии аргумента  с уровнем логического «0» (фиг.1в, фиг.4).
Значение уровня логического «0» возникает на прямом выходе X1 первого триггера I двоично-десятичного счетчика (фиг.1б), работающего в коде 8-4-2-1, в исходном положении его (0) и при поступлении каждого 2, 4, 6, 8-го счетного импульса. Или иначе, каждой цифре из комбинации 0-2-4-6-8 соответствует значение аргумента X1- с уровнем логического «0» (фиг.1в, фиг.4).
Одновременно на инверсном выходе  первого триггера I счетчика возникает уровень логической «1». Или иначе, каждой цифре из комбинации 02468 десятичного кода соответствует значение инверсии аргумента Х (-02468) с уровнем логической «1» (фиг.1в, фиг.4).
Комбинация цифр, представляющая значение аргумента или его инверсии с уровнем логической «1» для каждой цифры десятичного кода, обозначается на структурной схеме преобразователя без черточки сверху над ней (например, ).
Комбинация цифр, представляющая значение аргумента или инверсии его с уровнем логического «0» для каждой цифры десятичного кода, обозначается на структурной схеме преобразователя с черточкой сверху над ней (например, ).
Эти обозначения касаются всех цифровых комбинаций, представляющих значения аргументов и их инверсий с уровнем логической «1» и уровнем логического «0» соответственно на входах и выходах всех логических элементов И-НЕ структурной схемы преобразователя кода.
На фиг.1г (построчная цифровая запись двоично-десятичного кода 8-4-2-1) представлены все цифровые комбинации значений (уровня логического «0» и уровня логической «1») аргументов X1, Х2, Х3, Х4 и их инверсий , соответствующие выходным сигналам с прямых (X1, Х2, Х3, Х4) и инверсных () выходов четырех триггеров (I, II, III, IV) двоично-десятичного счетчика (фиг.1б).
Табличный метод записи истинности двоично-десятичного кода 8-4-2-1 (фиг.1в, таблица №1) можно дополнить цифрами десятичного кода из построчной цифровой записи двоично-десятичного кода 8-4-2-1 (фиг.1 г), указав без черточки сверху над выбранной цифрой уровень логической «1», и с черточкой сверху над цифрой - уровень логического «0» (фиг.5а, таблица №3). При этом построчная поразрядная цифровая запись двоично-десятичного кода 8-4-2-1 (фиг.5б), соответствующая записи его в табличной форме, становится более наглядной.
Каждому разряду кода 8-4-2-1 соответствует комбинация цифр десятичного кода как с уровнем логической «1», так и с уровнем логического «0».
Таблица истинности (фиг.2б) 7-позиционного кода содержит двоичные кодовые комбинации (сочетания уровней логического «0» и уровней логической «1»), однозначно определяющие каждую цифру, формируемую на индикаторе, соответствующей цифре десятичного кода (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9).
Значение выходного кода преобразователя (функция Y) в каждый момент времени в зависимости от входного кода (аргументы X) в тот же момент времени отображено на временной диаграмме (фиг.4).
На фиг.2в представлены построчно все цифровые комбинации десятичного кода, соответствующие значениям сигнала с уровнем логической «1» или уровнем логического «0» для позиций (Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7) семипозиционного кода.
Сигналы, представленные комбинацией цифр с уровнем логической «1» (или уровнем логического «0») той или иной позиции кода (фиг.3а), осуществляют гашение (или высвечивание) соответствующего элемента (A-G) индикатора при формировании того или иного знака (фиг.3б).
Так, например, по таблице истинности уровням логической «1» для позиции Y1 семипозиционного кода соответствует каждая цифра в комбинации из цифр 1 и 4 (Y1-14) десятичного кода (фиг.2б, фиг.2в). При формировании цифр 1 и 4 элемент А индикатора погашается (фиг.3б, фиг.4). Уровням логического «0» для той же позиции Y1 семипозиционного кода соответствует каждая цифра в комбинации из оставшихся цифр 0, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9 (Y1-) десятичного кода (фиг.3а, фиг.3б). При формировании цифр 0, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9 элемент А индикатора высвечивается (фиг.3б, фиг.4).
При цифровой записи всех сигналов на входе и выходе преобразователя того или иного кода в другой код при управлении элементами индикатора легко проследить формирование любого десятичного знака. Сигналы, представленные комбинацией цифр с уровнем логической «1» (или уровнем логического «0») на выходе преобразователя той или иной позиции кода, осуществляют гашение (или высвечивание) соответствующего элемента индикатора при формировании того или иного знака, указанного цифрой.
Так, например, при формировании цифры 3 на выходах логических элементов И-НЕ (К и Р) преобразователя двоично-десятичного кода 8-4-2-1 в 7-позиционный код (фиг.2а) в цифровых комбинациях выходных сигналов позиций Y6 (1-2-3-7) и Y5 (1-3-4-5-7-9) соответственно присутствует цифра 3 с уровнем логической «1». Эти сигналы поступают соответственно на элементы F и Е индикатора (фиг.3а), погашая их при формировании цифры 3 (фиг.3б). На выходах логических элементов И-НЕ (I, L, M, N, О) в цифровых комбинациях выходных сигналов позиций Y1, Y7, Y2, Y3, Y4 соответственно присутствует цифра 3 с уровнем логического «0». Эти сигналы поступают соответственно на элементы A, G, В, С, D индикатора (фиг.3а) высвечивая их при формировании цифры 3 (фиг.3б, фиг.4).
Табличный метод записи истинности 7-позиционного кода (фиг.2б, таблица №2) можно дополнить цифрами десятичного кода из построчной цифровой записи семипозиционного кода (фиг.2в), указав без черточки сверху над выбранной цифрой уровень логической «1» и с черточкой сверху над цифрой - уровень логического «0» (фиг.6а, таблица №4). При этом построчная цифровая запись позиций 7-позиционного кода (фиг.6б), соответствующая записи в табличной форме, становится более наглядной.
Каждой позиции Y семипозиционного кода соответствует комбинация цифр десятичного кода, соответствующая сигналам с уровнем логической «1», погашая тот или иной элемент индикатора.
Каждой позиции Y семипозиционного кода соответствует комбинация цифр десятичного кода, соответствующая сигналам с уровнем логического «0», высвечивая тот или иной элемент индикатора.
Гашение или высвечивание элементов индикатора (фиг.3а) сигналами с уровнем логической «1» или логического «0» на выходах преобразователя кода (фиг.2а) при формировании тех или иных цифр (фиг.3б) показано на фиг.6в.
Построчная цифровая запись с уровнем логической «1» и уровнем логического «0» позиций (Y1-Y7) семипозиционного кода (фиг.6б) идентична построчной цифровой записи сигналов гашения и высвечивания соответственно элементов индикатора (А-G) при формировании соответствующих цифр (фиг.6в).
Наглядно показать построение преобразователя двоично-десятичного кода 8-4-2-1 в семипозиционный код с уменьшенным числом информационных входных цепей и логических элементов И-НЕ, используя цифровой метод, можно, например, на базе структурной схемы преобразователя двоично-десятичного кода /4 - стр.681/ в семипозиционный код (фиг.2а).
Для примера можно взять фрагмент структурной схемы преобразователя этого кода (фиг.7а), показывающий формирование сигналов гашения и высвечивания Y6 на выходе логического элемента И-НЕ (К). В формировании сигнала Y6 участвуют логические элементы И-НЕ (J, С, Н и К). Сигнал 7-семипозиционного кода Y6 с выхода логического элемента И-НЕ (К) при формировании цифр 1-2-3-7 (уровень логической «1») погашает элемент F индикатора, а при формировании цифр 0-4-5-6-8-9 (уровень логического «0») высвечивает его (фиг.3а, фиг.3б).
На структурной схеме преобразователя (фиг.2а) легко находятся другие цифровые комбинации, содержание цифры 1-2-3-7 с уровнем логической «1»:
123
7
56  9 - с выхода логического элемента И-НЕ (F);
123
7
0  4  89 - с выхода логического элемента И-НЕ (G);
123
7
0  456  - сигнал  с инверсного выхода IV триггера двоично-десятичного счетчика 8-4-2-1.
Эти три сигнала с уровнем логической «1» поступают на вход трехвходового логического элемента И-НЕ (С). На выходе логического элемента И-НЕ (К) сигнал Y6 управления элементом F индикатора не изменился (фиг.7б). Фактически из структурной схемы фрагмента преобразователя кода (фиг.7а) исключен логический элемент И-НЕ (J) с двумя информационными входами к нему (фиг.7б).
Структурная схема преобразователя двоично-десятичного кода 8-4-2-1 в семипозиционный код показана на фиг.7в / 61.
Структурная схема преобразователя кода 8-4-2-1 в 4-позиционный код управления, например, верхними (А, В, G, F) элементами 7-сегментного формата индикатора строится на основании начертания (фиг.8а) 4-позиционных знаков /7, 8/.
По гашению и высвечиванию каждого элемента индикатора (фиг.8а) при формировании соответствующих цифр составляем аналогичные цифровые комбинации для позиций 4-позиционного кода (фиг.8б). Сигналы (Z1, Z2, Z3, Z4) с уровнем логической «1» погашают элементы (А, В, G, F соответственно) индикатора при формировании соответствующих цифр (фиг.8б). Сигналы (Z1, Z2, Z3, Z4) с уровнем логического «0» высвечивают элементы (А, В, G, F, соответственно) индикатора при формировании соответствующих цифр (фиг.8а).
На основании построчной цифровой записи позиций (Z1, Z2, Z3, Z4) четырехпозиционного кода с уровнем логической «1» и уровнем логического «0» (фиг.8б) на фиг.8в представлена таблица истинности (таблица №5) этого кода с добавлением столбцов (А, В, G, F), указывающих гашение и высвечивание элементов индикатора при формировании соответствующих цифр.
На основании таблицы истинности 4-позиционного кода (фиг.8в, таблица №5) легко построить, применяя цифровой метод, структурную схему преобразователя двоично-десятичного кода в четырехпозиционный код (фиг.9а). По сигналам, с уровнем логической «1» и уровнем логического «0» с выходов преобразователя этого кода (Z1, Z2, Z3, Z4), поступающими на верхние элементы (А, В, G, F соответственно) семисегментного формата индикатора (фиг.9б), прослеживается гашение и высвечивание их при формировании соответствующих цифр (фиг.9в).
На этапе ознакомления с 4-позиционными десятичными цифрами формирование знаков на индикаторе попеременно должно отображаться по желанию оператора то в 7-позиционном, то в 4-позиционном кодах.
Следует заметить, что сигналы с выходных выводов двоично-десятичного счетчика (фиг.1в) поступают на входы двух преобразователей двоично-десятичного кода в семипозиционный (фиг.7в) и четырехпозиционный (фиг.9а) коды одновременно. И формирование сигналов как 7-позиционного, так и 4-позиционного кодов на входах логических элементов И-НЕ (I, К, L, M, N, О, Р) и логических элементов И-НЕ (J, U, V, W) соответственно происходит одновременно. А на элементы индикатора должны поступать сигналы с выходных выводов только одного из преобразователей кода. В таком случае сигналы с выходных выводов другого преобразователя кода должны быть отключены в это время от элементов индикатора.
упр
1
о
Для этого информационные входы каждого выходного логического элемента И-НЕ каждого из преобразователей кода (фиг.10а, фиг.11а) дополняются еще одним входом. (Выходными логическими элементами И-НЕ преобразователя кода названы логические элементы И-НЕ, на входах которых уже сформированы сигналы 7-позиционного или 4-позиционного кодов.) Если на дополнительные входы одного из преобразователей двоично-десятичного кода (например, в 7-позиционный код - фиг.10а) по желанию оператора поступает напряжение управления (U) с уровнем логической «1» (U), (напряжение разрешения), то на дополнительных входах другого преобразователя кода (например, в 4-позиционный код - фиг.11а) устанавливается напряжение запрещения с уровнем логического «0» (U). Чтобы сигналы гашения (высвечивания), устанавливаемые на выходных выводах логических элементов И-НЕ двух преобразователей кода, не влияли друг на друга при формировании десятичных знаков того или иного формата индикатора, все выходные выводы логических элементов И-НЕ этих преобразователей кода защищены от влияния друг от друга диодами (фиг.10а, фиг.11а).
Таким образом, устройство для индикации цифровых знаков с энергосберегающим режимом (фиг.12а, фиг.12б) содержит семисегментный индикатор (HG1) и два преобразователя кода: преобразователь двоично-десятичного кода в 7-позиционный код (DD1) и преобразователь двоично-десятичного кода в 4-позиционный код (DD2).
упр
1
o
Информация на индикаторе отображается только с выходных выводов того из двух преобразователей кода, на дополнительные входы которого поступило напряжение U (напряжение разрешения) с уровнем логической «1» (U). Изменение информации на выходах логических элементов И-НЕ этого преобразователя кода от уровня логического «0» к уровню логической «1» и обратно поступает на элементы индикатора. На входах управления другого преобразователя кода появляется в это же время напряжение запрещения с уровнем логического «0» (U). На всех выходах логических элементов И-НЕ этого преобразователя кода устанавливается постоянное не изменяющееся напряжение с уровнем логической «1», не оказывающее влияние на элементы индикатора. Фактически, выходные выводы одного преобразователя двоично-десятичного кода подключаются к управлению элементами 7-сегментного формата индикатора, а выходные выводы другого преобразователя двоично-десятичного кода отключаются от управления элементами индикатора (фиг.12а, фиг.12б). На индикаторе формируются десятичные знаки либо в 7-сегментном (фиг.12в, фиг.12г), либо в 4-сегментном (фиг.12д, фиг.12е) форматах.
Для сокращения общего числа логических элементов И-НЕ, содержащихся в структурных схемах двух преобразователей двоично-десятичного кода в 7-позиционный и 4-позиционный коды, и числа информационных входов к ним, можно использовать, например, сигналы промежуточного преобразования при формировании 7-позиционного кода для преобразования в 4-позиционный код.
Построение такой структурной схемы одного комбинированного управляемого преобразователя двоично-десятичного кода в 7-позиционный и 4-позиционный коды (фиг.14) несложно выполнить. На выходных выводах комбинированного управляемого преобразователя кодов появляются сигналы либо 7-позиционного, либо 4-хпозиционного кодов, в зависимости от сигнала управления:
1) преобразование двоично-десятичного кода в 7-позиционный код выполненное по структурной схеме преобразователя (DD1) двоично-десятичного кода в семипозиционный код (фиг.10а, фиг.10б), остается без изменения (фиг.14) и включает логические элементы И-НЕ (А, В, С, D, Е, F, G, Н, I, К, L M, N, О, Р);
2) при преобразовании двоично-десятичного кода в 4-позиционный код в структурной схеме преобразователя (DD2) двоично-десятичного кода в четырехпозиционный код (фиг.11а, фиг.11б) при управлении верхними элементами индикатора необходимо внести изменения:
а) удалить логические элементы И-НЕ (А*, В*, Е*, G*, Н*);
б) ввести логический элемент И-НЕ (Q), на выходе которого (фиг.13а), устанавливаются сигналы с уровнем логического «0» при формировании четырехпозиционных цифр 2 и 6. На выходе логического элемента И-НЕ (J) устанавливается сигнал (Z1) с уровнем логической «1», погашая элемент А при формировании цифр 2 и 6 (фиг.13в) в четырехсегментном формате из верхних элементов (А, В, G, F) семисегментного индикатора (фиг.13б).
При формировании 4-позиционных цифр 1-4, 7 и 1-2-3-7 (фиг.13а) сигналы гашения с уровнем логического «0» поступают на входы логических элементов И-НЕ (J, V, W) с выходов логических элементов И-НЕ (В, Е, С соответственно) преобразователя двоично-десятичного кода в 7-позиционный код (фиг.10, фиг.14). Сигналы (Z1, Z3, Z4) с уровнем логической («1») с выходов логических элементов И-НЕ (J, V, W, соответственно) погашают верхние элементы А, G, F семисегментного индикатора при формировании четырехпозиционных цифр 1-4, 7 и 1-2-3-7 соответственно. На фиг.13а логические элементы И-НЕ (В, Е, С), входящие в состав структурной схемы преобразователя двоично-десятичного кода в 7-позиционный код, схематично отображены светлыми линиями.
При формировании 4-позиционных цифр 4-5-8 и 1-5-9 (фиг.13а) сигналы гашения с уровнем логического «0» поступают на входы логических элементов И-НЕ (U, V) с выходов логических элементов И-НЕ (С*, D*, F*). Эта часть структурной схемы преобразования двоично-десятичного кода в 4-позиционный код (фиг.11а) остается без изменения (фиг.13а). Сигналы (Z2, Z3) с уровнем логической («1») с выходов логических элементов И-НЕ (U, V соответственно) погашают верхние элементы В, G семисегментного индикатора при формировании 4-позиционных цифр, соответствующих позициям (Z2, Z3) четырехпозиционного кода.
Таким образом, на выходах логических элементов И-НЕ (J, U, V, W) структурной схемы преобразователя двоично-десятичного кода в 4-позиционный код устанавливается уровень логической «1» (фиг.13а) при формировании 4-позиционных десятичных цифр 1-2-4-6, 4-5-8, 1-5-7-9 и 1-2-3-7 соответственно. Сигналы (Z1, Z2, Z3, Z4) с уровнем логической («1») с выходов логических элементов И-НЕ (J, U, V, W, соответственно) погашают верхние элементы А, В, G, F (фиг.13б) семисегментного индикатора при формировании четырехсегментных цифр (1-2-4-6, 4-5-8, 1-5-7-9 и 1-2-3-7), соответствующих позициям 4-позиционного кода (фиг.13в).
При формировании 4-позиционных цифр 0-3-5-7-8-9, 0-1-2-3-6-7-9, 0-2-3-4-6-8 и 0-4-5-6-8-9 на выходах логических элементов И-НЕ (J, U, V, W соответственно) структурной схемы преобразователя двоично-десятичного кода в 4-позиционный код устанавливается уровень логического «0» (фиг.13а). Сигналы (Z1, Z2, Z3, Z4) с уровнем логического («0») с выходов логических элементов И-НЕ (J, U, V, W соответственно) высвечивают верхние элементы А, В, G, F (фиг.13б) семисегментного индикатора при формировании 4-сегментных цифр (0-3-5-7-8-9, 0-1-2-3-6-7-9, 0-2-3-4-6-8 и 0-4-5-6-8-9), соответствующих позициям четырехпозиционного кода (фиг.13в).
Таким образом, на фиг.14 представлен комбинированный управляемый преобразователь двоично-десятичного кода в 7-позиционный и 4-позиционный коды.
Выходные выводы (1, 2, 6, 7) преобразователя двоично-десятичного кода (DD1) в семипозиционный код (фиг.12а) и выходные выводы (8-11) преобразователя двоично-десятичного кода (DD2) в четырехпозиционный код (фиг.12б) в комбинированном управляемом преобразователе двоично-десятичного кода в 7-позиционный и 4-позиционный коды (DD1*) объединены (фиг.14, фиг.15а, таблица №7, фиг.15б). Это позволило сократить число линий связи (с 11 до 7) между выходными выводами такого преобразователя кодов с элементами индикатора.
На структурной схеме комбинированного управляемого преобразователя двоично-десятичного кода в 7-позиционный и 4-позиционный (фиг.14) коды переключатель S1* находится в верхнем, по схеме, положении.
упр
1
В этом случае на дополнительные входы логических элементов И-НЕ (I, К, L, M, N, О, Р), на входах которых сформированы сигналы семипозиционного кода, подается напряжение разрешения (U) с уровнем логической «1» (U), на выходах этих логических элементов И-НЕ формируются сигналы (Y1-Y7) семипозиционного кода. Сигналы семипозиционного кода с выходных выводов (1-7) комбинированного управляемого преобразователя двоично-десятичного кода поступают на элементы семисегментного индикатора. На семисегментном индикаторе формируются семисегментные десятичные знаки.
упр
1
o
В это же время с дополнительных входов логических элементов И-НЕ (J, U, V, W), на входах которых сформированы сигналы четырехпозиционного кода, напряжение разрешения (U) с уровнем логической «1» (U) отключается, а на этих входах появляется напряжение запрещения с уровнем логического «0» (U) через резистор R3*, подключенный к общему проводу. На выходах (Z1-Z4) логических элементов И-НЕ (J, U, V, W) устанавливается постоянный уровень логической «1» независимо от уровней сигналов 4-позиционного кода, присутствующих на их входах.
Постоянный уровень логической «1» на выходах (Z1-Z4) логических элементов И-НЕ (J, U, V, W) не оказывают никакого влияния на изменение уровней сигнала, формирующегося на выходных выводах (1-7) семипозиционного кода. При уровнях логической «1» на выходах логических элементов И-НЕ элементы индикатора не высвечиваются. Элементы индикатора высвечиваются только при уровнях логического «0» на выходах логических элементов И-НЕ (I, К, L, M, N, О, Р) при формировании семисегментных знаков.
Фактически, сигналы семипозиционного кода на выходных выводах (1-7) комбинированного управляемого преобразователя двоично-десятичного кода в семипозиционный и четырехпозиционный коды подключаются к управлению элементами семисегментного формата индикатора, а сигналы четырехпозиционного кода на выходных выводах (1, 2, 6, 7) отсутствуют. Сигналы четырехпозиционного кода отключены от управления элементами индикатора.
При переводе структурной схемы комбинированного управляемого преобразователя двоично-десятичного кода в 7-позиционный и 4-позиционный (фиг.14) коды в энергосберегающий режим переключатель S1* переводится в нижнее, по схеме, положение (фиг.14).
упр
1
В этом случае, на дополнительные входы логических элементов И-НЕ (J, U, V, W) на входах которых сформированы сигналы четырехпозиционного кода, подается напряжение разрешения (U) с уровнем логической «1» (U), и на выходах этих логических элементов И-НЕ формируются сигналы (Z1-Z4) четырехпозиционного кода. Сигналы четырехпозиционного кода с выходных выводов (1, 2, 6, 7) комбинированного управляемого преобразователя двоично-десятичного кода в 7-позиционный и 4-позиционный коды поступают на верхние (А, В, G, F) элементы семисегментного индикатора. На 7-сегментном индикаторе из верхних элементов (А, В, G, F) индикатора формируются 4-сегментные десятичные знаки.
упр
1
o
В это же время с дополнительных входов логических элементов И-НЕ (I, К, L, M, N, О, Р), на входах которых сформированы сигналы семипозиционного кода, напряжение разрешения (U) с уровнем логической «1» (U) отключается. А на этих входах появляется напряжение запрещения с уровнем логического «0» (U) через резистор R2*, подключенный к общему проводу. На выходах (Y1-Y7) логических элементов И-НЕ (I, К, L, M, N, О, Р) устанавливается постоянный уровень логической «1» независимо от уровней сигналов 7-позиционного кода, присутствующих на его входах.
Постоянный уровень логической «1» на выходах (Y1-Y7) логических элементов И-НЕ (I, К, L, M, N, О, Р) комбинированного управляемого преобразователя двоично-десятичного кода в 7-позиционный и 4-позиционный коды не оказывает влияния на изменение уровней сигнала, формирующегося на выходах логических элементов И-НЕ (J, U, V, W) четырехпозиционного кода. При уровнях логической «1» на выходах логических элементов И-НЕ элементы индикатора не высвечиваются. Элементы индикатора высвечиваются только при уровнях логического «0» на выходах логических элементов И-НЕ (J, U, V, W) при формировании четырехсегментных знаков.
Фактически, сигналы четырехпозиционного кода на выходных выводах (1, 2, 6, 7) комбинированного управляемого преобразователя двоично-десятичного кода в семипозиционный и четырехпозиционный коды подключаются к управлению элементами четырехсегментного формата из верхних элементов (А, В, G, F) индикатора, а сигналы семипозиционного кода на выходных выводах (1-7) отключены от управления элементами индикатора.
Таким образом, устройство для индикации цифровых знаков с энергосберегающим режимом (фиг.15б) содержит семисегментный индикатор (HG1) и комбинированный управляемый преобразователь двоично-десятичного кода (DD1*), в 7-позиционный и 4-позиционный коды.
Для сравнения восприятия семисегментных и четырехсегментных знаков при их формировании необходимо воспользоваться, например, габаритными размерами знака многоразрядного индикатора ИВЛ1-7/5 /1- стр.294/, применяемого в часах, без учета расстояния между сегментами по толщине контура знака (фиг.16а) и рассчитать для каждого знака 191:
1. Sобн - величину эквивалентной площади обнаружения знака (обнаружение - стадия восприятия /9 - стр.46/, на которой оператор выделяет объект из фона без оценки его формы и признаков) по формуле
Sобн=(Sп.э.×Sок):(Sп.э.+Sок)=(Sп.э.×Sок):Sф,
где Sп.э. - величина площади, занимаемая высветившимися сегментами знака, Sок - величина площади «окна» знака, определяемая по формуле
Sок=Sф-Sп.э.,
где Sф - величина площади формата знака (Sп.э.+Sок), определяемая по формуле
зн
Sф=L × Нзн,
зн
где L - ширина знака, Нзн - высота знака.
2. Sрзл - величину эквивалентной площади различения знака (различение - стадия восприятия, на которой оператор способен выделить детали отображаемого знака) по формуле
Sрзл = Sобн:Кр.с.зн,
где Кр.с.зн - величина коэффициента разрешающей способности знака, определяемая по формуле Кр.с.зн = Кр.с.ш. × Кр.с.в., где Кр.с.ш. - коэффициент разрешающей способности по ширине знака, Кр.с.в. - коэффициент разрешающей способности по высоте знака.
Пример расчета параметров знака приведем на примере цифры 9 (фиг.16в) для семисегментного формата (фиг.16а, фиг.16б).
Определяем величину площади формата знака (фиг.16в)
2
Sф=Sф = Lзн × Нзн = 11 мм × 21 мм = 231 мм.
Определяем величину площади высветившихся сегментов цифры 9 - трех вертикальных сегментов (b=10.5 мм) и трех горизонтальных сегментов (а=7.4 мм), толщина сегментов (t) равна 1,8 мм.
2
2
2
Sп.э. = 3(bxt+axt)=3×(10,5 мм × 1.8 мм + 7.4 мм × 1.8 мм)=3х(18.9 мм+13.32 мм)=96.66 мм.
Определяем величину площади «окна» знака
2
2
2
-9
Sок=Sф-Sп.э.=231 мм 6.66 мм=134.34 мм.
Определяем величину эквивалентной площади обнаружения знака (цифры 9)
2
2
2
2
Sобн=(Sп.э. × Sок):Sф=(96.66 мм × 134.34 мм): 231 мм=56.21 мм.
Определяем величину коэффициента разрешающей способности знака по ширине и высоте его /9/.
Разрешающая способность характеризует возможность индикатора воспроизводить мелкие детали и определяется как максимальное число отдельных участков на единицу длины или поверхности индикатора, имеющих достаточный для их восприятия контраст /10 - стр.21/.
С помощью толщины контура знака (t) измеряем промежуток (a+t) между одной вертикальной линией знака до границы ширины знака (фиг.17в) и промежуток (а) между противоположными вертикальными линиями знака. Т.е. измеряется толщиной контура знака расстояние от одного вертикального позиционного элемента отображения до границы ширины знака (a+t) и измеряется расстояние промежутка (а) между двумя вертикальными позиционными элементами (ширина «окна») знака.
Рассматривается возможность различения одного вертикального позиционного элемента в одном случае и возможность различения каждого позиционного элемента отображения во втором случае, при одной и той же ширине знака. Частное от деления (a+t):a можно характеризовать как относительную величину разрешающей способности знака или величину коэффициента разрешающей способности знака по ширине (Кр.с.ш=а/b). Чем больше эта величина (Кр.с.ш=а/b), тем ниже разрешающая способность по ширине знака. Величина коэффициента разрешающей способности знака по ширине для верхней и нижней половины его у цифры 9 будет различна. Величина коэффициента разрешающей способности знака по ширине нижней половины знака (Кр.с.ш.н.) равна 1 (Кр.с.ш.н.=1) /8/.
Определяем величину коэффициента разрешающей способности знака по ширине верхней и нижней половин знака одновременно
Кр.с.ш.=2(a+t):(2a+t)=2(7.4 мм +1.8 мм):(14.8 мм+1.8 мм)=1.11.
Определяем коэффициент разрешающей способности знака по высоте верхней или нижней половине знака
Кр.с.в.=(b+t):b=(7.8 мм + 1.8 мм):7.8 мм=1.23.
Определяем величину эквивалентной площади различения знака
2
2
Sрзл=Sобн:Крс.зн.=Sобн:(Кр.с.ш. × Кр.с.в.)=56.21 мм:(1.11×1.23)=41.33 мм.
Все данные расчета для цифры 9 заносим в таблицу №8 (фиг.16е, нижняя строка, 1-9 колонки).
По аналогичной методике рассчитываем все данные для остальных семисегментных цифр и всех знаков четырехсегментных форматов (фиг.16г и фиг.16д) и заносим их в таблицы №8, №9 и №10 соответственно.
При сравнении величины эквивалентной площади различения знаков семисегментного (фиг.16б, фиг.1бе, таблица №8) формата и четырехсегментного (фиг.16г, фиг.17а, таблица №9) формата видно, что величина средней эквивалентная площадь различения на цифру у семисегментного формата в два раза больше, чем у четырехсегментного формата (фиг.17в, таблица №11). Но переднее количество высветившихся позиционных элементов в отображаемых семисегментных знаках (n=4.9) тоже почти в два раза больше, чем у четырехсегментных знаков (n=2.5) на меньшей площади формата.
Если же величину эквивалентной площади различения знака (Sрзл) распределить на величины эквивалентной площади различения сегментов, высветившихся при формировании знака, разделив ее на число (n) сегментов в знаке, то получим среднюю величину эквивалентной площади различения каждого сегмента (Sрзл.сегм.) знака. Эти величины занесены в таблицы №8, №9, №10, №12 (фиг.16е, фиг.17а, фиг.17б, фиг.18г соответственно). Для сравнения восприятия 7-сегментных и 4-сегментных знаков при их формировании необходимо найти усредненную величину эквивалентной площади различения сегментов на знак для каждого цифрового формата. Усредненная величина эквивалентной площади различения сегментов на знак для каждого цифрового формата представляет собой частное от деления суммарной величины эквивалентной площади различения десяти знаков того или иного формата на их число. Эти величины (Sрзл.сегм. среднее на знак) занесены в таблицу №11 (фиг.17в).
Из таблицы №11 видно, что наихудшие результаты по восприятию знаков с наименьшей усредненной величиной эквивалентной площади на знак у семисегментного индикатора.
2
2
2
2
Как видно, лучшие результаты по восприятию (8рзл. сегмента среднее на знак = 10.13 мм) получены при формировании четырехпозиционных знаков (фиг.16г, фиг.17а, таблица №9). Но и величина площади четырехсегментного формата (Sф=125.4 мм), сформированной на основе площади семисегментного формата, превышает половину величины площади 7-сегментного формата (Sф=231.0 мм). Поэтому для убедительности сравнения выбран дополнительный четырехсегментный формат (фиг.16д, фиг.17б, таблица №10) с величиной площади формата, равной половине площади 7-сегментного формата (Sф=115.5 мм). Но у такого формата, за счет уменьшенной величины площади «окна» по высоте, увеличен коэффициент разрешающей способности знака (Кр.с.зн.=1.16). Однако величина эквивалентной площади различения каждого сегмента в среднем на знак оказалась все-таки выше (фиг.17в, таблица №11, вторая строка снизу), чем у знаков при семипозиционном формировании их.
Т.е. эффективный угловой размер знаков четырехсегментного формата (нижней или верхней половин семисегментного формата) равен эффективному угловому размеру знаков семисегментного формата /7/.
Конкретно это подтверждается тем, что усредненная величина эквивалентной площади различения сегментов цифры 8 (фиг.16е, таблица №8, столбец 10, строка 2 снизу) семисегментного формата и усредненная величина эквивалентной площади различения сегментов цифры 0 (фиг.17а, таблица №9, столбец 10, строка 10 снизу) вдвое меньшего четырехсегментного формата почти одинаковы. Величины коэффициентов разрешающей способности знака у этих цифр (Кр.с.зн=1.53) одинаковы (фиг.16е, столбец 8, строка 2 снизу и фиг.17а, столбец 8, строка 10 снизу).
2
2
Из этой таблицы видно, что даже при уменьшении формата четырехпозиционных знаков ровно до половины (Sф=115.5 мм) величины формата семипозиционных (Sф=231 мм) знаков усредненная величина эквивалентной площади различения сегментов на знак у четырехпозиционных знаков остается выше (фиг.17в, таблица №11 2 и 4 строки снизу соответственно). Восприятие четырехпозиционных знаков по сравнению с семипозиционными знаками лучше и скорость опознания, предполагается, будет выше.
Небольшое увеличение эквивалентной площади различения каждого сегмента в среднем на знак (Sрзл.сегмента среднее на знак) у 4-позиционных знаков в сравнении с семипозиционными знаками объясняется в основном за счет начертания их, при котором среднее число сегментов на знак уменьшено в два раза (n среднее), и уменьшена средняя величина коэффициента разрешающей способности (Кр.с.зн. среднее) на знак (фиг.16е, таблица №8, фиг.17а, таблица №9, фиг.176, таблица №10).
При этом режиме энергопотребление устройства для индикации уменьшается почти в два раза при улучшении различимости знаков.
Если же формат 4-позиционных знаков не уменьшать, оставив его равным формату знаков 7-сегментного индикатора (фиг.18а, б, в), то средняя величина эквивалентной площади различения на знак еще увеличится (фиг.17в, таблица №11, первая строка снизу).
По сравнению с 7-позиционным форматом знака, при одном и том же габаритном размере, средняя величина коэффициента разрешающей способности на знак у 4-позиционных знаков уменьшена (Кр.с.зн.=1.10) за счет начертания знака, при среднем числе сегментов на знак в два раза меньшем (n среднее=2,5). Расчеты параметров различения (фиг.18г, таблица №12) 4-позиционных знаков (фиг.18в) приведены по размерам, представленным на фиг.18б. При управлении индикатора, в соответствии с 4-позиционным кодом, два вертикальных сегмента справа (В и С) или слева (Е и F) формата знака (фиг1а) высвечиваются одновременно при формировании соответствующих знаков и рассматриваются как один сегмент, а элемент индикатора G, не входящий в формат этих знаков, не управляется. При сохранении формата 4-позиционных знаков равного формату семипозиционных знаков средняя величина эквивалентной площади различения сегментов на знак увеличивается почти в два раза (фиг.18г, таблица №12 и фиг.17в, таблица №11).
Энергопотребление в таком случае уменьшается более чем на 10%.
Таким образом, в устройстве для индикации цифровых знаков с энергосберегающим режимом снижение энергопотребления достигнуто за счет уменьшения среднего числа элементов на знак в соответствии с их начертанием. При этом средняя величина эквивалентной площади различения сегментов на знак при меньшем формате четырехсегментного знака выше, чем средняя величина эквивалентной площади различения сегментов на знак при большем формате семисегментного знака (фиг.17в, таблица №11).
Результат достигнут как за счет уменьшения средней величины коэффициента разрешающей способности на знак при их начертании, так и уменьшении среднего числа сегментов в знаке.
Освоение нового цифрового алфавита при переходе от обычного режима работы к энергосберегающему режиму и обратно для специалистов-операторов различных установок не представит больших трудностей.
Практическое применение устройства для индикации цифровых знаков с энергосберегающим режимом в быту может быть осуществлено, например, в электронных часах как наиболее массовом цифровом приборе. Это позволит не только снизить потребление энергии при работе электронных часов в энергосберегающем режиме, но и позволит постепенно перейти от привычного семипозиционного восприятия десятичной цифровой информации к четырехпозиционному восприятию, принимая его как привычное.
Так, например, формат семисегментных знаков, на основе которого сделан сравнительный анализ восприятия (фиг.16, фиг.17) как семисегментных, так и четырехсегментных (с меньшим угловым размером) знаков, используется в вакуумном люминесцентном многоразрядном одноцветном знакосинтезирующем индикаторе /1 - стр.294/ ИВЛ1-7/5 радиоконструктора (фиг.19) «Старт 7176 «Электронные часы» /11/.
В этих электронных часах используется микросхема БИС К145ИК1901, в состав которой входит и двоично-десятичный счетчик и преобразователь двоично-десятичного кода в 7-позиционный код.
Если структурную схему комбинированного управляемого преобразователя кодов (фиг.14) включить в состав микросхема К145ИК1901 вместо преобразователя двоично-десятичного кода в 7-позиционный код, то совместно с вакуумным люминесцентным многоразрядным одноцветным знакосинтезирующем индикатором такая схема устройства для индикации может с успехом применяться в настольных электронных часах. Для этой схемы не потребуется никаких схем согласования по уровням напряжения с индикатором. Резистор R1* и переключатель S1* (фиг.14) не вошли в состав микросхемы К145ИК1901, и на структурной схеме (фиг.19) часов эти элементы выделены пунктиром. По желанию оператора формирование знаков будет осуществляться в 7-позиционном коде, если переключатель S1* находится в правом, по схеме, положении и напряжение разрешения с уровнем логической «1» поступает на вывод 15 микросхемы. На вывод 9 микросхемы в этот момент поступает напряжение запрещения с уровнем логического «0».
Если переключатель S1* перевести в левое, по схеме, положение, то напряжение разрешения с уровнем логической «1» поступает на вывод 9 микросхемы и формирование знаков осуществляется в 4-позиционном коде. На вывод 15 микросхемы в этот момент поступает напряжение запрещения с уровнем логического «0». (В структурной схеме электронных часов выводы 9 и 15 свободны).
Когда 4-позиционные десятичные знаки будут привычными, структурную схему преобразователя двоично-десятичного кода в семипозиционный код микросхемы БИС К145ИК1901 можно будет заменить структурной схемой преобразователя двоично-десятичного кода в 4-позиционый код (фиг.9а), то в этом случае:
1) уменьшается число линий связи микросхемы с индикатором;
2) средняя величина эквивалентной площади различения сегмента на знак увеличивается;
3) потребление электроэнергии уменьшается;
4) формат десятичных знаков индикатора уменьшается.
Если же использовать радиоконструктор «Старт 7176 «Электронные часы» как основу для демонстрации преимущества 4-позиционных знаков без изменения микросхемы БИС К145ИК1901, то необходимо воспользоваться таблицами истинности 7-позиционного (фиг.2б, фиг.2в) и 4-позицинного кодов. Четырехпозиционный код управления верхними элементами (а, б, в, г) индикатора ИВЛ 1-7/5 представлен на фиг.20б и фиг.20в. Структурная схема преобразователя 7-позиционного кода в 4-позиционный код включает логические элементы И-НЕ (Н, I, J, К, L, М - фиг.20а) и логические элементы И-НЕ (N, О, Р, Q - фиг.21). На входах всех логических элементов И-НЕ (Н, I, J, К, L, М - фиг.20а) указаны все цифровые комбинации сигналов с уровнем логической «1» (фиг.2в) семипозиционного кода, необходимые для преобразования их в 4-позиционный код. Эти сигналы поступают как с выходных выводов (фиг.20а) микросхемы БИС К145ИК1901 через делители на резисторах, так и выходов инверторов - логические элементы И-НЕ (А, В, С, D, Е, F, G). Часть сигналов 7-позиционного кода, представленная комбинациями цифр с уровнем логического «0» (фиг.20а), с выходов инверторов - логические элементы И-НЕ (А, В, F) - поступает на входы (провода 1, 6 и 2, соответственно) логических элементов И-НЕ (N, Q-фиг.21) без преобразования.
Логические элементы И-НЕ (А*, В*, С*, D*, Е*, F*, G*) необходимы для управления элементами индикатора при формировании 7-позиционных знаков. В этом случае на дополнительные входы этих логических элементов по проводу 40 (фиг.20а) подается разрешающий сигнал с уровнем логической «1» (переключатель S1* находится в левом, по схеме, положении - фиг.21). Сигналы 7-позиционого кода, сформированные на входах логических элементов И-НЕ (А*, В*, С*, D*, Е*, F*, G*) управления элементами семисегментного формата индикатора, передаются на их выходы (Y1-Y7). С выходов логических элементов И-НЕ (А*, В*, С*, D*, Е*, F*, G*) сигналы 7-позиционного кода (фиг.20а) через транзисторы (VT1-VT4) поступают на элементы семисегментного формата индикатора (фиг.21). Из элементов (а, б, в, г) семисегментного формата индикатора формируются 7-позиционные десятичные знаки (фиг.118г).
При переводе переключателя S1* в правое, по схеме, положение (энергосберегающий режим работы) подается разрешающий сигнал (провод 39) с уровнем логической «1» на входы логических элементов И-НЕ (N, О, Р, Q - фиг.21), на которых сформирован 4-позиционый код управления верхними элементами 7-сегментного формата индикатора. С выходов (Z1-Z4) логических элементов И-НЕ (N, О, Р, Q) сигналы 4-позиционного кода (фиг.20б, фиг.20в) через транзисторы (VT1-VT4) поступают на верхние элементы семисегментного формата индикатора (фиг.21).
Из верхних элементов (а, б, в, г) семисегментного формата индикатора формируются 4-позиционные знаки (фиг.12г). На дополнительных входах логических элементов И-НЕ (А*, В*, С*, D*, Е*, F*, G*) при этом присутствует запрещающий сигнал с уровнем логического «0». Сигналы 7-позиционного кода, сформированные на входах логических элементов И-НЕ (А*, В*, С*, D*, Е*, F*, G*), не проходят на их выход. На выходах этих логических элементов И-НЕ устанавливается уровень логической «1». Элементы семисегментного формата индикатора отключаются от сигналов управления семипозиционного кода.
Структурная схема устройства для индикации цифровых знаков с энергосберегающим режимом, дополнительно подключаемая к структурной схеме электронных часов, содержит преобразователь 7-позиционного кода в 4-позиционный код и схемы согласования. В схемы согласования входят:
1. Схема согласования по напряжению на входе - делители напряжения на резисторах R1/R2-R13/R14 (фиг.20а), преобразующие сигналы высокого уровня (-27 В) семипозиционного кода, поступающие с выходов 13,14, 16-20 микросхемы D электронных часов в сигналы низкого уровня (-9 В), необходимые для работы микросхем серии К176 структурной схемы преобразователя 7-позиционного кода в 4-позиционный код. Она подключается к выходным выводам (13, 14, 16, 17, 18, 19, 20) микросхемы БИС К145ИК1901.
2. Схема согласования по напряжению на выходе - транзисторы VT1-VT7, преобразующие сигналы низкого уровня (-9 В), поступающие с выходов логических элементов И-НЕ в сигналы высокого уровня (-27 В), необходимые для управления элементами индикатора HG1, выходными выводами (а, б, в, г, д, е, ж) подключается к соответствующим элементам индикатора (фиг.20).
Структурная схема устройства для индикации цифровых знаков с энергосберегающим режимом (фиг.20а, фиг.21) подключается к структурной схеме электронных часов в разрыв линий связи между выходными выводами (13,14, 16-20) преобразователя двоично-десятичного кода в 7-позиционный код (фиг.20а, микросхема D) и элементами (а, б, в, г, д, е, ж) индикатора (фиг.22).
При переходе от 7-сегментного формата отображения цифр к 4-сегментному формату с уменьшением углового размера их в два раза восприятие знаков улучшается. Увеличение среднего значения эквивалентной площади различения любого сегмента (фиг.17в) при формировании 4-позиционных знаков (улучшение их восприятия) объясняется уменьшением среднего значения коэффициента разрешающей способности их на знак и уменьшением среднего числа сегментов на знак, при этом яркость излучения каждого сегмента не изменяется.
Макет электронных часов (фиг.20а, фиг.21, фиг.22) на базе радиоконструктора «Старт 7176 «Электронные часы» построен мною в 1999 году с отображением 7-позиционных и 4-позиционных (6-сегментных) знаков без изменения габаритных размеров формата (фиг.18, фиг.17в, таблица №11, нижняя строка).
Литература
1. Н.И.Вуколов, А.Н.Михайлов. Знакосинтезирующие индикаторы. Справочник. Москва. «Радио и связь». 1987 г.
2. Яблонский Ф.М. и Троицкий Ю.В. Средства отображения информации. М.: Высшая Школа. 1985 г.
3. B.C.Гутников. Интегральная электроника в измерительных приборах. Ленинград. «Энергия». 1974 г.
4. Справочник по интегральным микросхемам. Под редакцией Тарабрина Б.В. Москва. «Энергия». 1980 г.
5. Б.А.Калабеков, И.А.Мамзелей. Цифровые устройства микропроцессорные системы. Москва. «Радио и связь». 1987 г.
6. «Энциклопедически Фонд России»: www.russika.ru - II - статья «Преобразователь кода». Патраль А.В.
7. Патент №2037886 на изобретение «Устройство для индикации», выдан 19 июня 1995 года. Приоритет изобретения от 19 февраля 1992 года. Заявка №5037630. Автор Патраль А.В.
8. Патент №2249912 на изобретение «Устройство для индикации с увеличенной информационной емкостью», выдан 10 апреля 2005 года. Приоритет изобретения от 21 апреля 2003 года. Автор Патраль А.В.
9. Патент №2338270 на изобретение «Индикатор матричный с наилучшим восприятием цифровых знаков», выдан 19 ноября 2008 года. Приоритет изобретения от 21 мая 2007 года. Автор Патраль А.В.
10. Алиев Т.М., Вигдоров Д.И. Кривошеев В.П. Системы отображения информации. Москва. «Высшая школа». 1988 г.
11. Инструкция по сборке и эксплуатации радиоконструктора «Старт 7176 «Часы электронные» 1989 г., соответствует техническому описанию ТО 17 И-11-1132-87 и ОСТ 17-847-80. 266028, г. Ровно, завод им. 60-летия Октября.