Programový generátor znaků
Programový generátor znaků je realizován programovými instrukcemi v řídícím systému (funkcemi). Tvar zobrazení znaků závisí na dispozicích
zobrazovače podle počtu, tvaru a rozmístění indikačních bodů i představivosti programátora, konkrétně se může například jednat o 7 nebo 16
segmentový zobrazovač.
Programový generátor pro 7 segmentové zobrazovače
Funkci znakového generátoru si popíšeme na nejjednodušším zobrazovači se 7 segmenty. Pro aplikace se v praxi ustálilo zapojení, že segmentu A
odpovídá bit 0, segmentu B pak bit 1 atd..., bit 7 je pak využíván pro řízení desetinné tečky. 7 segmentový zobrazovač s rozmístěním znaků
je uveden na obrázku 1. Na obrázku je zároveň naznačeno zapojení ochranných odporů pro omezení proudu, nastavení intenzity jasu a směr
protékajícího proudu, v tomto případě se jedná o zobrazovač se společnou katodou.
Obrázek 1
7 segmentový zobrazovač, rozmístění a označení segmentů.
Programový generátor generuje informaci o tom, které segmenty zobrazovače mají být rozsvíceny, tato informace je přiváděna na výstupní bitové
signály (bit 0-6) a tím řídí svit jednotlivých segmentů zobrazovače podle požadovaného znaku.
Nejprve je ale potřeba si připravit tabulku, která bude definovat, které segmenty mají být rozsvíceny pro konkrétní znak. Tabulka obsahuje tolik
řádků, kolik znaků chceme zobrazovat a pořadí řádku určuje hodnotu kódu znaku. Hodnota "1" bitu/segmentu v tabulce určuje, které segmenty mají být
pro konkrétní znak rozsvíceny. Praktický příklad pro znaky 0-9 je uveden v tabulce 1a.
| řádek | znak | bin.
kód | segment | kód |
| H | G | F | E | D | C | B | A |
| bit |
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0000 | - | - | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 3Fh |
| 2 | 1 | 0001 | - | - | - | - | - | 1 | 1 | - | 06h |
| 3 | 2 | 0010 | - | 1 | - | 1 | 1 | - | 1 | 1 | 5Bh |
| 4 | 3 | 0011 | - | 1 | - | - | 1 | 1 | 1 | 1 | 4Fh |
| 5 | 4 | 0100 | - | 1 | 1 | - | - | 1 | - | - | 64h |
| 5 | 4 | 0100 | - | 1 | 1 | - | - | 1 | 1 | - | 66h |
| 6 | 5 | 0101 | - | 1 | 1 | - | 1 | 1 | - | 1 | 6Dh |
| 7 | 6 | 0110 | - | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | - | 1 | 7Dh |
| 7 | 6 | 0110 | - | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | 7Ch |
| 8 | 7 | 0111 | - | - | - | - | - | 1 | 1 | 1 | 07h |
| 9 | 8 | 1000 | - | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 7Fh |
| 10 | 9 | 1001 | - | 1 | 1 | - | 1 | 1 | 1 | 1 | 6Fh |
| 10 | 9 | 1001 | - | 1 | 1 | - | - | 1 | 1 | 1 | 67h |
Tabulka 1a
Tabulka pro generování znaků 0-9 na 7 segmentovém zobrazovači.
| Poznámka |
| V tabulce jsou zvýrazněny 3 řádky (4, 6, 9), které představují alternativu pro zobrazení znaku, prakticky
se použije pouze jeden řádek pro jednu hodnotu. |
Samotný počet 7 segmentů dovoluje zobrazení i dalších znaků, které zpravidla rozšiřují použití zobrazovače pro zobrazení hexadecimální soustavy,
tedy znaků A-F. Pro tento případ postačí rozšíření předchozí tabulky o další řádky s kódem pro další znaky, tak jak je uvedeno v tabulce 1b.
| řádek | znak | bin.
kód | segment | kód |
| H | G | F | E | D | C | B | A |
| bit |
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| 11 | A | 1010 | - | 1 | 1 | 1 | - | 1 | 1 | 1 | 77h |
| 12 | b | 1011 | - | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | 7Ch |
| 13 | C | 1100 | - | - | 1 | 1 | 1 | - | - | 1 | 39h |
| 14 | d | 1101 | - | 1 | - | 1 | 1 | 1 | 1 | - | 5Eh |
| 15 | E | 1110 | - | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | 1 | 79h |
| 16 | F | 1111 | - | 1 | 1 | 1 | - | - | - | 1 | 71h |
Tabulka 1b
Rozšířená tabulka pro zobrazování znaků A-F na 7 segmentovém zobrazovači.
Pokud je potřeba zobrazovat jiné znaky, je možno si tabulku upravit a tyto znaky naprogramovat místo stávajících znaků A-F (např. znak
° nebo t. Pokud je ale potřeba zobrazovat i předchozí znaky, je nutno rozšířit počet řádků tabulky a zároveň přidat potřebný počet adresových
bitů tabulky (kód).
| Poznámka |
| Pokud je potřeba zobrazovat více znaků než z dekadické/hexadecimální soustavy (0-9/A-F), kde postačí BCD/HEX kód,
je při větším počtu znaků vhodné použít kódování podle ASCII tabulky. |
| Upozornění |
| Na 7 segmentovém zobrazovači nelze relevantně zobrazit ani všechny základní znaky abecedy. V případě požadavku
na odpovídající zobrazování více znaků je vhodné použít alespoň 14/16 segmentový zobrazovač nebo raději zobrazovač maticový. |
Tabulky neobsahují aktivaci segmentu H, respektive 7 bitu, protože tento je určen pro zobrazení desetinné tečky. Tato však není součástí
znaku ale reprezentace hodnoty. Desetinnou tečku je tedy nutno do zobrazení doplnit použitím samostatné programové instrukce.
Programová obsluha pro 7 segmentů
Při zpracování v programu je potřeba číslo (např. teplota) vyjádřené v binárním tvaru převést do tvaru BCD, kdy funkce
zajistí to, že na každé čtveřici bitů je vyjádřena jedna číslovka čísla ve formátu BCD. Tato čtveřice bitů (kód BCD) je potom
adresou řádku v tabulce, na které se nachází kód pro aktivaci odpovídajících segmentů. Separaci jednotlivých čtveřic bitů
s kódem BCD je možno realizovat posuvným registrem nebo rotací a s následným maskováním nepotřebných bitů.
Pro zjednodušení je možné zpracovávat požadovanou hodnotu v násobcích hodnoty 10. Taková informace, která má reálnou hodnotu
např. 17,3°C je interně zpracovávána jako hodnota 173 a při zobrazení je desetinná tečka doplněna na vhodné místo. Tímto se
vyhneme složité konverzi reálného čísla na BCD, pokud tuto funkci nemá systém v sobě integrovánu. Při zobrazování záporných
hodnot je potřeba tyto hodnoty převést v binární formě na kladné a následně zpracovat jako výše. Záporné znaménko je pak nutno
dodatečně zobrazit na samostatném indikačním prvku nebo separátně aktivovat segment G na nejvyšší pozici zobrazovače.
Pokud budeme uvažovat o zobrazování hodnot přímo binární soustavy je převod na BCD zbytečný a dostaneme hexadecimální
zobrazení binární hodnoty.
Programové příklady, viz dále, představují realizaci softwarového generátoru znaků pro jeden konkrétní znak, nikoliv
převod binární soustavy na BCD a separaci jednotlivých čtveřic bitů.
Programový příklad 7.a
Jedním z programových způsobů, který by měl zvládnout každý řídící systém je sestavení programu pomocí podmíněných skoků:
| |
| | | |
|
| |
| | | // POROVNÁNÍ HODNOTY K ZOBRAZENÍ |
|
| |
| L | "Hodnota" | // binární kód znaku |
|
| |
| L | 0 | |
|
| |
| ==I | | // je hodnota = 0 ? |
|
| |
| JC | N_0 | // skok pro načtení segmentů pro hodnotu 0 |
|
| |
| L | "Hodnota" | // binární kód znaku |
|
| |
| L | 1 | |
|
| |
| ==I | | // je hodnota = 1 ? |
|
| |
| JC | N_1 | // skok pro načtení segmentů pro hodnotu 1 |
|
| |
| L | "Hodnota" | // binární kód znaku |
|
| |
| L | 2 | |
|
| |
| ==I | | // je hodnota = 2 ? |
|
| |
| JC | N_2 | // skok pro načtení segmentů pro hodnotu 2 |
|
| |
| ... | | // ... |
|
| |
| ... | | // porovnání pro hodnoty 3...8 |
|
| |
| ... | | // ... |
|
| |
| L | "Hodnota" | // binární kód znaku |
|
| |
| L | 9 | |
|
| |
| ==I | | // je hodnota = 9 ? |
|
| |
| JC | N_9 | // skok pro načtení segmentů pro hodnotu 9 |
|
| |
| JU | WRONG | // shoda nenalezena |
|
| |
| | | |
|
| |
| | | // PŘIŘAZENÍ SEGMENTŮ |
|
| |
N_0: | L | 16#3F | // 2#00111111 ... segmenty pro hodnotu 0 |
|
| |
| JU | END | |
|
| |
N_1: | L | 16#06 | // 2#00000110 ... segmenty pro hodnotu 1 |
|
| |
| JU | END | |
|
| |
N_2: | L | 16#5B | // 2#01011011 ... segmenty pro hodnotu 2 |
|
| |
| JU | END | |
|
| |
| ... | | // ... |
|
| |
| ... | | // přiřazení pro hodnoty 3...8 |
|
| |
| ... | | // ... |
|
| |
N_9: | L | 16#6F | // 2#01101111 ... segmenty pro hodnotu 9 |
|
| |
| JU | END | |
|
| |
WRONG: | L | 16#00 | // 2#00000000 ... při chybné hodnotě zobrazovač zhasne |
|
| |
| | | |
|
| |
| | | // ZÁPIS NA VÝSTUPY |
|
| |
END: | T | "Vystup bit 0-7" | // zápis na výstupy |
|
| |
| | | |
|
Programový příklad 7.b
Výše uvedený zápis je poměrně zdlouhavý, proto, pokud to systém dovolí, je možno jako náhradu použít instrukci "seznam skoků" ...
| |
| | | |
|
| |
| | | // POROVNÁNÍ HODNOTY K ZOBRAZENÍ |
|
| |
| L | "Hodnota" | // binární kód znaku |
|
| |
| JL | RANGE | |
|
|
| JU | N_0 | // skok pro načtení segmentů pro hodnotu 0 |
|
| |
| JU | N_1 | // skok pro načtení segmentů pro hodnotu 1 |
|
| |
| JU | N_2 | // skok pro načtení segmentů pro hodnotu 2 |
|
| |
| ... | | // ... |
|
| |
| ... | | // skok pro načtení segmentů pro hodnotu 3...8 |
|
| |
| ... | | // ... |
|
| |
| JU | N_9 | // skok pro načtení segmentů pro hodnotu 9 |
|
| |
RANGE: | JU | WRONG | // shoda nenalezena |
|
| |
| | | |
|
| |
| | | // PŘIŘAZENÍ SEGMENTŮ |
|
| |
N_0: | L | 16#3F | // 2#00111111 ... segmenty pro hodnotu 0 |
|
| |
| JU | END | |
|
| |
N_1: | L | 16#06 | // 2#00000110 ... segmenty pro hodnotu 1 |
|
| |
| JU | END | |
|
| |
N_2: | L | 16#5B | // 2#01011011 ... segmenty pro hodnotu 2 |
|
| |
| JU | END | |
|
| |
| ... | | // ... |
|
| |
| ... | | // přiřazení pro hodnoty 3...8 |
|
| |
| ... | | // ... |
|
| |
| | | |
|
| |
N_9: | L | 16#6F | // 2#01101111 ... segmenty pro hodnotu 9 |
|
| |
| JU | END | |
|
| |
WRONG: | L | 16#00 | // 2#00000000 ... při chybné hodnotě zobrazovač zhasne |
|
| |
| | | |
|
| |
| | | // ZÁPIS NA VÝSTUPY |
|
| |
END: | T | "Vystup bit 0-7" | // zápis na výstupy |
|
| |
| | | |
|
Programový příklad 7.c
Ačkoliv použití instrukce "seznam skoků" výrazně zkrátí zápis, elegantním způsobem programového algoritmu je ale využití strukturované datové
oblasti (nebo obdobného řešení podle typu použitého procesoru), v které je po řádcích nadefinovaná tabulka, stejně jako tabulka 1 ....
| |
|
| | | |
|
| |
DB_GENERATOR | | | // TABULKA HODNOT K ZOBRAZENÍ |
|
| |
VALUE | Array[0..9] | of Byte | | | |
| |
| VALUE[0] | Byte | 16#3F | // 2#00111111 ... segmenty pro hodnotu 0 |
|
| |
| VALUE[1] | Byte | 16#06 | // 2#00000110 ... segmenty pro hodnotu 1 |
|
| |
| VALUE[2] | Byte | 16#5B | // 2#01011011 ... segmenty pro hodnotu 2 |
|
| |
| ... | | | | |
| |
| ... | | | // přiřazení pro hodnoty 3...8 |
|
| |
| ... | | | | |
| |
| VALUE[9] | Byte | 16#6F | // 2#01101111 ... segmenty pro hodnotu 9 |
|
| |
| END | | | |
|
| |
| | | | |
|
Programový kód je pak velmi jednoduchý ...
| |
| | | |
|
| | | L | "Hodnota" | // binární kód znaku |
|
| | | T | #INDEX | // inicializace ukazatele |
|
| | | L | "DB_GENERATOR".VALUE[#INDEX] | // načtené hodnoty z tabulky |
|
| | | T | "Vystup bit 0-7" | // zápis na výstupy |
|
| | | | | |
|
| Upozornění |
| Ačkoliv je programový zápis podle příkladu 3 efektivní, má tu nevýhodu, že při hodnotě, která je "mimo" tabulku
bude indikována chyba "Out of range", proto je nutno před čtením z tabulky ověřit, je-li hodnota platná (v rozsahu počtu řádků tabulky). |
Programový příklad 7.d
Ne každý systém se vyrovná se zápisem podle předchozího případu, proto ještě jedno řešení. Předpokladem je opět po řádcích nadefinovaná
tabulka, stejně jako tabulka 1 ....
| |
| | |
|
| | Adresa
(HEX) | Data
(HEX) | // TABULKA HODNOT K ZOBRAZENÍ |
|
| | A000 | | // bázová adresa umístění tabulky v paměti |
|
| | A000 | 3F | // 2#00111111 ... segmenty pro hodnotu 0 |
|
| | A001 | 06 | // 2#00000110 ... segmenty pro hodnotu 1 |
|
| | A002 | 5B | // 2#01011011 ... segmenty pro hodnotu 2 |
|
| | ... | | |
|
| | ... | | // přiřazení pro hodnoty 3...8 |
|
| | ... | | |
|
| | A009 | 6F | // 2#01101111 ... segmenty pro hodnotu 9 |
|
| | | | |
|
Programový kód je pak následující ...
| |
| | |
|
| | L | "Hodnota" | // (OFFSET) binární kód znaku |
|
| | L | 1 | // velikost dat: 1 = 1Byte, 2 = 2Byte (word) |
|
| | MUL | | // výsledný OFFSET podle velikosti dat |
|
| | L | A000H | // (BASE) bázová adresa tabulky v paměti |
|
| | ADD | | // vytvoření adresy v paměti jako BASE + OFFSET |
|
| | L | ACC0 | // načtení hodnoty z adresy fyzické paměti, kde adresa paměti je v ACC0 |
|
| | T | "Vystup bit 0-7" | // zápis na výstupy |
|
| | | | |
|
|
