Часто бывает ситуация, когда надо выполнить простую задачу с которой справится даже грошовый контроллер вроде ATTiny12, но вот незадача нужна индикация, а под какой нибудь семисегментный индикатор придется убить дофига выводов, а их всего восемь, из которых два питание, а один Reset. Можно, конечно, взять просто МК потолще, но мне больше по душе разные схемотехнические извраты. Вот и тут камрад Kalobyte подкинул ссылку на прикольную схему управления тройным (а в перспективе хоть десятерным) семисегментным индикатором по одному проводу.
Индикатор зажигается посредством сдвигового регистра 74HC164, всего таких регистров можно навесить очень много, просто соединив по цепи несколько регистров. Если отбросить RESET, то для проталкивания данных в регистр нужны две линии Data и Clock. Путем небольшого изврата можно эти две линии обьединить в одну.
Для начала немного теории
Обычная RC цепочка. Отличается тем, что напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно. Время заряда и разряда зависит от емкости кондера и сопротивления резистора. Оценить его можно по постоянной времени T=R*C , это время за которое заряд изменится примерно втрое (в е=2.7 раз).
 |
Если мы пустим через нее длинный импульс, то конденсатор успеет как полностью зарядиться, так и полностью разрядиться.
Если подадим короткий импульс, по времени намного меньше чем постоянная времени, то напряжение на конденсаторе изменится совершенно незначительно. Так, дрыгнется да и только. То же относительно короткой паузы. Незначительный провал и все возвращается на круги своя. Чуете куда я клоню?
Правильно!
У нас у регистра есть линия данных (Data) и линия строба (Clock). Когда уровень на Clock меняется с нуля на единицу (передний фронт) с линии Data считывается текущий уровень. Их можно разнести по разные стороны RC фильтра. И одни сигналы передавать узкими, другие широкими импульсами.
А теперь думаем. Строб един для всех регистров, а данные различные для разных битов. Поэтому строб будет всегда один, а данные будут меняться. Делаем строб узким и снимаем его до RC цепи. Узкие импульсы не могут пройти сквозь RC цепь, а данные передаем широкими импульсами, которые спокойно перезаряжают конденсатор. Данные мы снимаем после RC цепи.
Получается вот такая схема:
 |
Сигналы Reset я даже рисовать не стал они там намертво на +5 повешаны. Сброс регистров осуществляется загоном в него нулей. Регистов тут два, но как я уже писал, можно навесить их еще очень много, лишь бы хватило скорости их заполнять.
Осталось теперь хитрым образом формировать биты на линии. Чтобы было понятней, я нарисовал поясняющую картинку, на которой показана передача байта 10011010.
 |
Красная зона это уровень логической единицы, синяя логического нуля. Между ними зона неопределенности, когда возможно ошибочное считывание, поэтому емкость конденсатора и сопротивление резистора нужно выбирать таким, чтобы переходный процесс от строб-импульса не попадал в эту зону. Красным цветом я отметил фронты на которых происходит считывание данных ну и стрелочками показал текущий логический уровень.
Ниже показаны типовые формы единицы и нуля. Как видишь, тут идет длинный импульс данных, который призван зарядить/разрядить конденсатор до нужного логического уровня, а потом краткий, как иголка, импульс строба. Причем в стробе нам важен только передний фронт.
 |
А вот так выглядит осциллограмма реальной передачи
Вот, взяли и применив копеечный регистр, сэкономили на микроконтроллере. Зажопили кучу выводов и получили моральное удоволетворение от извращенского метода 🙂 Попутно вкурив в очередной пример применения конденсатора и интегрирующей цепочки.
Ссылки по теме:
- Сдвиговый регистр
- Оригинальная ветка форума, где я увидел эту схему (на немецком)
- Библиотека (Assembler) для Attiny12 для работы с 74HC164 таким макаром. А также принципиальна схема индикатора на трех семисегментных, печатная плата (Eagle). Взято с того же форума.
Оцените статью!