[Halex07]

• 2.33. Выводы по применению динамической индикации в Протеусе и в реальности. Дополнительные ресурсы.
  Хочу еще раз обратить внимание всех, кто использует проекты с семисегментными индикаторами в Протеусе, что программные модели многоразрядных сегментных индикаторов чисто цифровые. Что это означает, и чем это чревато для нас?
  Во-первых: они не являются "потребителями тока", т.е. даже если Вы подключите напрямую к выводам микроконтроллера - никаких "перегрузок по току" не возникнет. Тут главное не нарушить полярности управляющих сигналов. Навешивание всевозможных мощных управляющих ключей на биполярных или полевых транзисторах в этом случае приводит только к увеличению нагрузки на процессор компьютера, и, как следствие, невозможности нормальной симуляции, поскольку все они являются аналоговыми элементами. С самого начала надо определиться - чего Вы добиваетесь. Если хотите симулировать схему - все аналоговые ключи долой! Когда очень уж надо проинвертировать выходной сигнал с выводов МК, например, когда индикаторы включены в коллекторную цепь транзисторов, - поставьте цифровые примитивы INVERTER , а для создания печатной платы в ARES - сделайте отдельную копию дизайна с транзисторными ключами и прочей аналоговой бижутерией.
  Во-вторых: все попытки изменить яркость многоразрядных сегментных индикаторов ISIS обернутся полной неудачей. Сегменты индикаторов имеют только два реальных "цифровых" состояния: включено и выключено. При небольшом количестве индикаторов можно попробовать применить схематичные ( Schematic ) одноразрядные модели индикаторов, но и они, если не переделать на свой лад (о чем поговорим позже) тоже имеют только два состояния. Единственное, что они Вам дадут - это реальную токовую нагрузку, поскольку для их создания были применены аналоговые примитивы.
  В-третьих: для того, чтобы динамическая индикация при симуляции выглядела реально, нам необходимо предусмотреть кратковременные паузы при смене разрядов, исключающие наползание разрядов индикации. Паузы могут быть достаточно короткими (в районе 10 микросекунд), но их присутствие необходимо. Первым на эту особенность обратил внимание dosikus и материал по этой теме был в одной из веток форума Kazus :
  https://kazus.ru/forum/topics/10434.html ,
  а также размещен на сайте Каллиграфа:
  http://www.kaligraf.narod.ru/nedodellki.html
  Дополнительно реальность показаний корректируется свойством Minimum Trigger Time индикатора.
  Нужны ли эти паузы в реальной индикации - решать Вам. Здесь хочу обратить ваше внимание только на один нюанс, который мы обнаружили и устраняли при изучении первого проекта. Вспомните про перекрывающиеся импульсы разрядов индикатора. А теперь представьте, что мы зажгли в двух соседних разрядах все сегменты - восьмерка. Может быть в реальности глазом подсветка и не будет заметна, но ведь сегменты подключены непосредственно к портам и на момент перекрытия импульсов разрядов нагрузка на порты подскочит вдвое!!! Порт может и выдержит, но опять-таки представим, что наш девайс питается от батарейки. Нужны ли нам эти абсолютно бесполезные броски по току? А если учесть то, что изложено чуть ниже в пунктах b и с, то можно запросто и порт МК спалить.
  Теперь остановимся на некоторых особенностях реальной индикации:
  a) для того чтобы человеческий глаз не замечал мерцаний картинка должна обновляться с частотой не менее 25 Гц (вспомним "эффект 25-го кадра"). Если мы имеем N индикаторов, для исключения мерцания необходима частота обновления 25 х N;
  b) для того чтобы сохранить яркость свечения индикаторов в динамическом режиме - ведь средний ток через сегменты упадет - необходимо уменьшать токоограничивающие резисторы, а при большом количестве разрядов возможно и увеличивать напряжение питания индикаторов;
  c) вот тут и потребуются в реальности мощные ключевые элементы и т.п, так как засветка, например, всех восьми сегментов (учитывая точку) знакоместа с током сегмента от 3 до 10 мА даст суммарный ток от 24 до 80 мА, но это в статике. Средний же ток через ключ, учитывая скважность импульсов для восьмиразрядного (N=8 ) для сохранения яркости свечения грубо необходимо увеличить в 8 раз (в реальности зависимость нелинейна) т.е. получим от 192 до 640 мА!!!
  Ну и завершу я тему динамической индикации весьма неожиданным для многих заключением. Полученные для динамической индикации в результате симуляции в ISIS положительные результаты совсем не обязательно дадут аналогичную картину в реальности. Мы опрерировали с моделями. У настоящего светодиодного индикатора присутствует куча параметров, которые не учтены в программной модели. Поэтому только проверка "в железе" может дать окончательный результат. В то же время воспроизведение даже реально работающей схемы в Протеусе позволяет выявить ее скрытые слабые стороны и позволяет исключить повторение ошибок при ее дальнейшем усовершенствовании. Ну и в заключение короткий список книг и он-лайн ресурсов по динамической индикации.
  Книги:
  *** Вольфганг Трамперт "Измерение, управление и регулирование с помощью AVR-микроконтроллеров" (глава 2 полностью посвящена динамической индикации, приведен расчет токоограничивающих резисторов).
  *** В. Н. Баранов "Применение микроконтроллеров AVR: схемы, алгоритмы, программы" (глава 4 посвящена динамической индикации) .Тот же материал опубликован в журнале "Схемотехника", № 5, 6 за 2006 г. Автор имеет свой сайт: http://bvn123.narod.ru
  Он-лайн ресурсы:
  *** А. В. Микушин Цикл лекций по теме "Цифровые устройства" на сайте СибГУТИ
  http://www.sibsutis.ru/~mavr/contCVT.htm . (раздел 7.4 посвящен динамической индикации)
  *** Динамическая индикация 9 разрядного индикатора по последовательной шине.(от DimAlt) у Радиокота http://radiokot.ru/lab/controller/08/ (приложен рабочий проект для Протеуса с тестовой программой для Atmega8 на WinAVR).
  *** Динамическая индикация и регулировка яркости http://arv.radioliga.com/index.php?o...=101&Itemid=49 (интересная идея по ШИМ регулировке яркости индикаторов от Романа Абраша автора цикла статей по МК в журнале "Радиолюбитель")