Устройства индикации
Управление матричными LED-индикаторами
Матричный индикатор, содержащий большое количество светодиодов, является интересным вариантом построения разнообразных дисплейных модулей. Основным его достоинством можно считать возможность отображения графической информации и нестандартных символов. Среди недостатков следует отметить необходимость задействования больших ресурсов системы, как на аппаратном, так и на программном уровне. Связано это с потребностью генерации символов и организации режима динамической индикации. Ниже будут рассмотрены несколько вариантов схем реализации драйверов управления матричными LED-индикаторами.
Прямое подключение к микроконтроллеру.
По своему принципу действия, матричные LED-индикаторы полностью аналогичны семисегментным моделям, за исключением большего числа выводов. Это позволяет использовать классические схемы включения таких устройств, без использования каких-либо ухищрений. Простота реализации, в этом случае, имеет обратную сторону в виде необходимости использования большого числа выводов микроконтроллера. Так для индикатора 5х7 потребуется 12 линий, а 8х8 – 16 управляющих линий. Данный вариант требует также использования ресурсов микроконтроллера. В виду этого, прямое подключение LED матриц к микроконтроллеру наилучшим образом подходит для включения только одного индикатора. В случае необходимости увеличения размеров поля, лучше применять другие схемы.
Использование готовых драйверов
Одним из наилучших вариантов подключения матричного индикатора, является использование специальных драйверов, например MAX7219. В данной микросхеме уже реализовано все необходимое для динамической индикации 8 семисегментных индикаторов или матрицы светодиодов, размером 8х8. При этом, для управления MAX7219 требуется только 3 линии ввода вывода микроконтроллера. Использование последовательного интерфейса, также значительно упрощает программную часть. Возможность каскадного включения микросхем, позволяет создавать поле элементов большого размера.
Главным недостатком MAX7219, является высокая стоимость микросхем, что почти исключает возможность ее применения в больших любительских проектах, с использованием матричных индикаторов.
Использование дешифраторов
В отличие от семисегментных индикаторов, для управления матричными индикаторами практически не подходят дешифраторы. По своему принципу действия они преобразуют двоичный код в позиционный или другой специальный код, тогда как матричный LED-индикатор требует наличия именно двоичного кода. Использование дешифраторов возможно только для управления ключами столбцов, но это также можно сделать другими способами, требующими меньшего числа выводом процессора.
Использование регистров сдвига.
Для уменьшения количества выводов микроконтроллера, отлично подходят регистры сдвига. Выполняя функцию преобразования последовательного кода в параллельный, эти элементы требуют для управления всего две линии – тактового сигнала и данных. Возможность каскадного включения позволяет создавать светодиодные матрицы большого размера. При этом использование регистров лишь незначительно увеличивает нагрузку на микроконтроллер при организации динамической индикации по сравнению с прямым включением.
Применение регистров возможно как для формирования отдельных элементов в строке, так и для управления столбцами. Такое включение позволяет использовать для LED-матрицы 8х8 всего 4 вывода микроконтроллера. В качестве регистров сдвига можно использовать микросхемы 74HC164 (1554ИР8), 74HC299 (1554ИР24) и некоторые другие.
Использование счетчиков.
Для управления столбцами индикаторов, особенно вариантов 5х7 и 5х8 возможно использовать счетчик-дешифратор 4017. Данный счетчик на выходе имеет функцию 1 из 10, что позволяет организовать динамическую индикацию на двух матрицах с 5 столбцами. Управление отдельными элементами возможно как с прямым подключением, так и с использованием регистров.
