Индикаторные модули SA40-2003-V1. Как это устроено

Упоминания об этих модулях в интернете мне не попадалось.

Вместе с тем они выглядят явно серийными изделиями, и такое кому-то может и встретиться.

Под катом — разборка и немного реверсинга.

Итак, спереди они выглядят обычными семисегментными индикаторами:

Ну да, немаленькие.

А вот сзади уже всё не так однозначно.

Покрупнее:

Берём в руки паяльник, моток оплётки и снимаем плату с индикатора:

Плата односторонняя.

На ней распаяны микросхемы 74AC164(поменьше) и ULN2003А. Ещё тут есть пачка 100-омных резисторов и единственный керамический конденсатор, висящий на линии питания одной из микросхем.

Восстановленная принципиальная схема модуля:

74AC164 — это 8-битный сдвиговый регистр, позволяющий управлять 8 светодиодами всего по двум проводам(сигнал сброса не обязателен — без него вполне можно обойтись, и в этих модулях он даже не выведен на внешний контакт):

Микросхемы можно складывать стопкой, в смысле — соединять последовательно, при этом не занимая на контроллере дополнительные выводы, что очень полезно при использовании контроллеров типа ATtiny и прочей мелочёвки. При использовании RC-цепочки можно вообще обойтись одним выводом МК на всю индикаторную линейку.

ULN2003A — это набор сравнительно высоковольтных ключей для управления внешними нагрузками. Отдельно взятый ключ имеет следующую схему:

Для управления индуктивными нагрузками(например, реле) её вывод 9 должен быть соединен с плюсом питания, при управлении светодиодами это не нужно, и поэтому он оставлен болтаться в воздухе.

Зачем тут вообще дополнительные ключи, если 74AC164 способна управлять светодиодами напрямую?

В больших индикаторах каждый сегмент подсвечивается не одним светодиодом, а целой гирляндой:

Из-за этого в модуле пришлось использовать две линии питания: LVCC(5 вольт) для питания сдвигового регистра и HVCC(8 вольт) для питания самого индикатора. Кстати, рабочий ток одного сегмента — 15 мА(см. даташит на индикатор).

Расположение внешних контактов модуля:

// Управление семисегментными индикаторами через регистр сдвига 74HC164(ОА)

#include <avr/io.h>

#include <util/delay.h>

  

// Массив комбинаций сегментов

unsigned char SEGMENTE[] =

{

0x3F, // 0

0x06, // 1

0x5B, // 2

0x4F, // 3

0x66, // 4

0x6D, // 5

0x7D, // 6

0x07, // 7

0x7F, // 8

0x6F  // 9

};

  

unsigned int volt;

  

// Функция сдвига

void write_byte(unsigned char data)

{

  for(unsigned char i = 0; i < 8 ; i++)

  {

    if((data & 0x80) != 0) // Сравниваем 8-й бит с нулем

    PORTB |= (1 << PB0); // DATA 1

    else

    PORTB &= ~(1 << PB0); // DATA 0

  

    data = data << 1; // Сдвигаем биты

    PORTB |= (1 << PB1); // CLK 1

    PORTB &= ~(1 << PB1); // CLK 0

  }

}

  

int main(void)

{

DDRB |= (1 << PB3)|(1 << PB1)|(1 << PB0);

PORTB = 0x00;

 

ACSR |= (1 << ACD); // Выключаем аналаговый компаратор

DIDR0 |= (1 << ADC1D); // Отключаем неиспользуемые цифровые входы

 

ADMUX |= (1 << MUX0); // Вход ADC1 

ADCSRA |= (1 << ADEN) // Разрешение АЦП

       |(1 << ADPS2)|(1 << ADPS1); // Предделитель на 64

  

while(1)

{

// Расчитаем максимальное входное напряжение на делителе

// Umax = Uin*(R1+R2)/R2

// Umax = 5*(100k+10k)/10k = 55V

// Расчитаем коэффициент делителя напряжения

// K = (R1+R2)/R2

// K = (100k + 10k)/10k = 11

// Расчитаем результат преобразования в мВ

// U = (ADC*Uref*K*100)/1024

 

ADCSRA |= (1 << ADSC); // Начинаем преобразование

while (ADCSRA & (1 << ADSC)){} // Ждем завершения преобразования

volt = ((unsigned long)ADC*5*11*100)/1024;

 

PORTB |= (1 << PB3); // Выключаем индикатор

write_byte(~SEGMENTE[volt%100/10]); // Выводим 1 разряд

write_byte(~((SEGMENTE[volt%1000/100])|0x80)); // Выводим 2 разряд

write_byte(~SEGMENTE[volt%10000/1000]); // Выводим 3 разряд

PORTB &= ~(1 << PB3); // Включаем индикатор

_delay_ms(100);

}

}

Не знаю, почему в модуле применили 74HC164 вместо 74HC595, но железка довольно забавная. Где-то валяется пачка блоков фискальной памяти от кассовых аппаратов на мелких контроллерах вроде ATMega48 — можно как раз собрать на них часы:)