Il circuito di visualizzazione, mostra le grandezze fisiche da controllare come la temperatura, l’umidità e la luminosità, prelevando i segnali di uscita opportunamente trattati dai circuiti di controllo. In figura 1, si illustra il circuito che esplica tale funzione.
Tale circuito, mostra alternativamente su tre display TIL 311 un valore numerico riferito alla temperatura, umidità e luminosità . Su un display a 7 segmenti (DS4), compaiono alternativamente le lettere t, L, U, in modo da far corrispondere ad ogni valore numerico visualizzato una grandezza, infatti i simboli t, L, U, vogliono indicare rispettivamente temperatura, luminosità e umidità. Sul circuito è quindi possibile individuare tre fondamentali sezioni : una prima sezione che svolge lo smistamento delle grandezze ; un’altra dedicata alla conversione del segnale analogico in digitale ; un’ultima sezione dedicata al pilotaggio dei display TIL 311. Si schematizza quanto detto in figura 2.
La 1° sezione, che provvede allo smistamento verso la conversione analogica-digitale effettuata dal successivo blocco, è costituito da un timer 555 che, funzionante come multivibratore astabile, genera un treno di onde quadre di periodo T =3,11 sec. che è dato dalla relazione:
Il clock pilota un contatore ad anello CD4017
che ad ogni impulso di clock permette una circolazione di un livello
logico 1 sui propri bit di uscita.
Il CD4017 è un contatore ad anello
a 10 bit ma se ne utilizzano soltanto 3 collegando il quarto bit (Q4) al
reset.
Così connesso, il contatore ad anello
effettua la circolazione di un solo livello logico 1, resettando il chip
al quarto impulso di clock. Per chiarire ulteriormente come funziona il
CD4017, si riportano in figura 3 le tempificazioni del chip dalle quali
è possibile ricavare quanto illustrato in tabella 1 .
La freccia disegnata sulla tabella, come già detto, indica l’istante in cui il CD4017 viene resettato, poiché il bit Q3 è connesso al reset ; per cui la circolazione di 1 sui tre bit presente nel circuito sarà quanto illustrato in tabella 2.
I bit Q0 ; Q1 ; Q2, sono connessi rispettivamente
ai piedini 13, 5, 6 dell’integrato 4016 e alle basi dei transistor Q1,
Q2 e Q3. L’integrato 4016 contiene 4 interruttori analogici, di cui se
ne utilizzano soltanto tre e questi vengono comandati dai bit del contatore
ad anello tramite le linee di comando presenti appunto ai piedini 13, 5,
6 dell’integrato.
Si mostra in figura 4 il simbolo di un interruttore
analogico; In indica il morsetto del segnale di ingresso; Out
il morsetto dal quale si preleva il segnale di uscita. Il segnale Out
é nullo se non è applicato alcun segnale di controllo; il
segnale Out coincide con In se alla linea di controllo viene applicato
un segnale .
Come già detto, nel circuito in esame si
utilizzano tre interruttori analogici.
Osservando nuovamente la figura 1, si nota come
i segnali di uscita degli interruttori analogici siano connessi tutti all’ingresso
Vi+ del convertitore analogico-digitale; inoltre si nota che agli ingressi
degli ogni interruttore è presente una grandezza da controllare
differente per cui, considerando la sequenza fornita del contatore ad anello
illustrata in tabella 2, e considerando che sono i bit del contatore a
pilotare gli interruttori analogici, possiamo giungere a quanto illustrato
in tabella 3 e quindi affermare che i segnali di temperatura, umidità
e luminosità, giungono alternativamente al convertitore.
Si è detto precedentemente che i bit del contatore sono connessi
anche ai transistor Q1 ; Q2 ; Q3, precisamente Q0 con Q1; Q1 con Q2 e Q2
con Q3.
Quando il bit Q0 è a livello alto, quindi si sta effettuando
la conversione della temperatura, il transistor Q1 conduce dando alimentazione
tramite i diodi ai segmenti D ; E ; F ; G del display, da come si può
facilmente dedurre osservando le figura 1 e 5, mostrandoci la lettera t,
ovvero, indica che la temperatura è in fase di conversione e che
il valore numerico presente sui TIL 311 è corrispondente della temperatura.
Lo stesso accade quando il bit Q1 è a livello logico alto: il transistor Q2 conduce e i segmenti B ; C ; D ; E ; F si illuminano segnalando la lettera U che indica umidità .
Quando il bit Q2 è a livello logico alto, l’ADC converte il segnale della luminosità; il transistor Q3 conduce e, tramite i diodi, i segmenti D ; E ; F si illuminano segnalando la lettera L.
Si è compreso finora che il segnale smistato, qualunque esso sia, viene convertito in modo digitale per poter essere visualizzato sul gruppo dei tre display a matrice TIL 311, dal convertitore ADC0804.
L’ADC0804 è un convertitore analogico-digitale a 8 bit; da quanto
detto precedentemente è la 2° sezione del circuito. Tale convertitore
funziona sul principio delle approssimazioni successive permettendo una
conversione in tempi abbastanza brevi tc = 100 micros.
Il convertitore ADC0804 presenta, da come visibile dai data
sheet, delle linee di controllo quali CS ; WR ; RD ; INTR, attive tutte
al livello basso.
Dalle tempificazioni fornite dal costruttore relative all’utilizzo di tali linee si evince che una conversione può essere eseguita con un comando di start conversion ponendo CS e WR a livello logico basso; la linea INTR, durante la conversione è a livello alto ed effettua una transizione a livello basso solo dopo che si è completata la conversione; ponendo RD = 0 si rende disponibile il dato digitale sulle uscite solo dopo 8 periodi di clock che INTR abbia segnalato la fine conversione.
Da quanto detto si evince che volendo far funzionare il convertitore
in modo free running, come effettivamente utilizzato nel circuito in esame,
occorre collegare i piedini CS=RD=0 e cortocircuitare WR e INTR.
Il segnale di clock necessario all’ADC0804 viene fornito collegando
una resistenza tra il piedino 19 e 4 e un condensatore tra il piedino 4
e la massa.; dallo schema interno del convertitore ADC0804 si osserva come
il circuito RC interagisca con il trigger di Schmitt interno all’ADC, costituendo
un generatore di onde quadre il cui periodo T è dato dalla relazione
:
Gli 8 bit di uscita del convertitore sono in codice binario, non compatibile quindi col codice richiesto dai TIL 311. I TIL 311 infatti, sono particolari display con decoder/driver integrato ma richiedono pur sempre il codice BDC8421. A convertire Il codice binario in decimale sono preposti i codificatori 74185. L’integrato 74185 è infatti un convertitore a 6 bit; per cui si possono ottenere solo due digit; avendo però a disposizione un byte a 8 bit, occorrono 3 digit; per cui bisogna collegare tre 74185 in cascata. Si illustrano in figura 6, alcuni dati sul 74185 forniti dal costruttore, tra cui la tabella della verità, la piedinatura e, un tipico collegamento a cascata per ottenere 3 digit.
