586-803385-[趣味拓展]指示灯_显示_LED_辉光管_霓虹灯.sy.md

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编码进化

回忆上次内容

• x86、arm、riscv等基础架构

  • 都是二进制的
  • 包括各种数据、指令

• 但是我们接触到的东西

  • 都是屏幕显示出来的字符

• 计算机 显示出来的

  • 一个个具体的字型

• 计算机中用来展示的字型
  • 究竟是 如何进化的 呢？🤔🤔

模拟电路时代

• 电压表、示波器
  • 都是 输出设备

• 甚至可以
  • 用来 玩游戏
• 当时用什么
  • 输入输出呢？

输入输出(io)

• 最基本的 输入设备(input)
  • 是 电键 (key)
  • 输入 0或1

• 最基本的输出是什么呢？

基本输出

• 最基本的 输出设备(output)
  • 是 发光二极管(Led)
  • 输出 0或1

• LED
  • 全称 Light-Emitting Diode
    • 发光 二极管
• 电键 和 发光二极管
  • 都是 纯纯二进制
• 可以 做点什么好玩的吗？

井字棋

• 1950s 的游戏

• 在剑桥 的 EDSAC 上

闪烁的灯

• 可以用 文氏电路 控制
  • 小灯闪烁

流水灯

• 可以 制作
  • 多灯闪烁

• 配合555定时器
  • 制作流水效果

多彩的灯

• LED 的颜色
  • 多了起来

• 可以让 不同颜色的灯
  • 闪烁 起来

• 这东西很常见

红绿灯

• 红绿灯
  • 控制灯管 延迟 的 时间

调音台

• mixer console

• 设置音量显示电平

双色灯

• 有的LED
  • 可以发出两种颜色

• 这样 一个灯头
  • 就可以 显示 不同颜色 了
• 数字电路
  • 进入 cpu时代 之后呢？

主机面板

• 大型主机(Main Frame)

• 控制台(console)

• 有 个人计算机用的 吗？

pc指示灯

• 牛郎星8800
  • 操作数 和 操作码
    • 输入
      • 从电键键入
      • 或从纸带读取
    • 输出
      • 在发光二极管

• 整个过程
  • 使用 纯纯二进制 面板
  • 如何显示 十进制数字 呢？

十进制数字显示

• 辉光管
  • Nixie tube
    • ['niksi tju:b]

• 诞生于 1960-1970 年代
  • 橘红色的光 给人 温暖的感觉
• 甚至
  • 发展出 五颜六色的霓虹灯牌

• 为什么 辉光管 能 显示数字呢？

辉光管原理

• 辉光管 本质上
  • 是 带选片的 霓虹灯

• 10根 输入信号

• 哪个输入信号 为 1
  • 哪个霓虹灯 发光
• 如何控制输入信号呢？

74141

• 硬件解码器(decode)
  • 将 用BCD编码的 4-bit 数据
    • BCD(Binary Coded Decimal)
      • 二进制 编码的 十进制数字
  • 解码为
    • 10-bit 的 辉光管 选片信号

• 总共 16根管脚
  • 16-pin

• 74141 是怎么 解码的呢？

解码过程

• 74141
  • 将晶体(Transistor)三极管(Triode)
    • 集成为 逻辑门(Logical gate)电路
• 使用 逻辑门电路 组合 输入输出
  • 4-bit 输入信号
  • 10-bit 输出信号

• 74141 是 辉光管 的 驱动(Driver)

驱动

• 辉光管 是 硬件输出设备(Device)
• 74141N
  • 是 辉光管的 驱动(driver)
• 将 传来的4-bit的BCD数字(digit)
  • 解码(decode) 为10-bit信号中的一路
    • 作为 辉光管的 选片信号

• 今天的输出硬件
  • 也要安装 软件(software)驱动(driver)

• driver 是什么意思 呢？

driver 词源

• drive 驱赶
  • 狩猎时 驱赶猎物
  • 放牧时 放马放羊放牛
  • 驾驶马车、牛车时 赶牲口

• driver 司机驾驶
  • 自行车
  • 摩托车
  • 1889 火车
  • 1896 汽车

总结

• 这次回顾了
  • 指示灯
  • 辉光管
• 并了解了 驱动(driver)
  • 驱动 就是
    • 控制设备 工作的人(模块)
• 辉光管离我们的生活很远了

• 辉光管

  • 离我们生活 太远

• 有没有 生活中更近一些的东西呢？

• 我们下次再说！👋