Είσοδος-έξοδος ψηφιακών δεδομένων
Είσοδος δεδομένων
.png)
Xρησιμοποιώντας μια αντίσταση (pull up resistor) μπορούμε να μετατρέψουμε την τιμή ενός διακόπτη σε σήμα
συμβατό με τα κυκλώματα TTL. Όταν ο διακόπτης είναι κλειστός, η τάση στην έξοδο είναι 0 Volts. Όταν είναι
ανοικτός, η τάση στην έξοδο είναι Vout=5V-I*R (όπου I είναι το ρεύμα που απαιτείται από το φορτίο που συνδέεται στην έξοδο του διακόπτη). Η αντίσταση R περιορίζει το ρεύμα που σπαταλάται όταν ο διακόπτης είναι κλειστός και δίνει τάση πάνω από 2.7V όταν ο διακόπτης είναι ανοικτός. Συνήθως, αν η κατάσταση του διακόπτη θέλουμε να μεταφερθεί στο διάδρομο δεδομένων του μικροεπεξεργαστή, το φορτίο αυτό οδηγείται σε ένα απομονωτή τριών καταστάσεων (3-state buffer).
.png)
Όταν απαιτείται η εισαγωγή μεγάλου πλήθους συμβόλων, χρησιμοποιούνται συνήθως πληκτρολόγια. Σε ένα πληκτρολόγιο, κάθε πλήκτρο σχετίζεται με συγκεκριμένο σύμβολο ή δυαδική τιμή. Όταν πατάμε ένα πλήκτρο, παράγεται ένας δυαδικός αριθμός που αντιστοιχεί στο πλήκτρο αυτό. Όταν το πλήθος των πλήκτρων είναι μικρότερο του 16, τα πλήκτρα μπορούνε να κωδικοποιηθούν χρησιμοποιώντας συνδυαστικά κυκλώματα (κωδικοποιητές). Συνήθως, ένας κωδικοποιητής 8 εισόδων έχει μια έξοδο που ενεργοποιείται όταν οποιαδήποτε από τις εισόδους του είναι ενεργοποιημένη. Η έξοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί προκειμένου να παραχθεί ένα σήμα διακοπής, έτσι ώστε να διαβάσει ο μικροεπεξεργαστής την έξοδο του κωδικοποιητή. Για παράδειγμα ένας κωδικοποιητής κωδικοποιεί 8 εισόδους σε ένα 3-ψήφιο κωδικό.
Εναλλακτικά τα πλήκτρα μπορούν να διαταχθούν σε μια μήτρα (πίνακα) που σχηματίζεται από την τομή καλωδίων για ένα πληκτρολόγιο 4x4=16 πλήκτρων. Ένα πλήκτρο αντιστοιχεί στην τομή ενός κάθετου με ένα οριζόντιο σύρμα.
.png)
.png)
.png)
Άσκηση
Έξοδος δεδομένων (με οπτικό τρόπο)
.png)
.png)
Η πιο κοινή και απλή συσκευή οπτικής ένδειξης που χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με τα ολοκληρωμένα κυκλώματα είναι το LED. Τα LEDs είναι επαφές p-n που εκπέμπουν ενέργεια με τη μορφή φωτός όταν διεγείρονται από ρεύμα χαμηλής έντασης και μπορούν να σχεδιαστούν έτσι ώστε να εκπέμπουν φως από υπεριώδες ως υπέρυθρο. Το πιο γνωστό LED είναι εκείνο που εκπέμπει κόκκινο φως. Στην αγορά μπορεί ακόμη να βρει κανείς ακόμη κίτρινα και πράσινα LEDs.
Τα LEDs μπορούν να λειτουργήσουν σε χαμηλή τάση, επομένως είναι συμβατά με συστήματα που χρησιμοποιούν ολοκληρωμένα κυκλώματα. Είναι μικρά, ελαφρά και ιδιαίτερα αξιόπιστα (ο χρόνος ζωής τους ξεπερνάει τις 100.000 ώρες). To LED εκπέμπει φως όταν πολώνεται ορθά και η ένταση του φωτός είναι συνάρτηση του ρεύματος που περνάει από μέσα του. Για λειτουργία DC, η ελάχιστη ένταση ρεύματος που πρέπει να περάσει από ένα κόκκινο LED για να λειτουργήσει είναι 10mA.
.png)
Δεν μπορούμε να συνδέσουμε LEDs κατευθείαν στην έξοδο κάποιων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, επειδή τα κυκλώματα αυτά δε μπορούν να παρέχουν αυτή την ένταση στην έξοδό τους (για παράδειγμα, τα κυκλώματα 74LSXXX δίνουν ρεύμα 8mA). Όμως με τη βοήθεια απομονωτών (πχ. 74ALS534) μπορούν να δώσουν μέχρι 24 mA.
.png)
Στα seven segment displays χρησιμοποιείται συνήθως ένα LED για κάθε ένα από τα τμήματα (a-g). Ένα seven segment display μπορεί να οδηγηθεί με διάφορους τρόπους, όπως μέσω αποκωδικοποιητή/κύκλωμα οδήγησης ΒCD-σε-7 (το 74LS47). Στο κύκλωμα η άνοδος όλων των διόδων είναι συνδεμένη από κοινού στην τροφοδοσία των 5V και ο αποκωδικοποιητής ανάβει τα τμήματα που πρέπει να εμφανιστούν.
.png)
Άσκηση
(c) Αμπατζόγλου Γιάννης, MSc Ηλεκτρονικός Μηχανικός, καθηγητής ΠΕ84
Αδειοδοτημένο υπό τους όρους Creative Commons Αναφορά Δημιουργού 4.0