Радиоэлектроника

Система отображения информации


                                   Задание

    Разработать алфавитно-цифровое устройство отображения информации
телевизионного типа.
    Исходные данные:
           Информационная емкость:     С = 3200 знаков
           Расстояние до экрана:       L = 700 мм
           Наработка на отказ:         Т = 14000 часов
           Алфавит:                    Симо7
                                 СОДЕРЖАНИЕ.

        Введение
1.Расчет информационной модели.
         1. Определение геометрических размеров ИП.
         2. Выбор ЭЛТ.
 1. Обоснование и разработка структурной схемы устройства.
          1. Структурная схема проектируемого СОИ.
          2. Построение знакогенератора.
          3. Расчет БЗУ.
          4. Разработка устройства синхронизации.
             2.4.1. Расчет длительности прямого хода
                       развертки.
             2.4.2. Разработка КГИ и КСИ.
            2.5. Расчет верхней границы полосы пропускания видеоусилителя .
          6. Расчет частоты и выбор тактового генератора
3.Расчет надежности.
Заключение.
    Список литературы.


                                  ВВЕДЕНИЕ


      В последние годы в связи с  автоматизацией  процессов  производства  и
управления,  развитием  электронно-вычислительной  техники   и   разработкой
систем  автоматизации  исследовательских  и  технологических  работ  широкое
распространение получили разнообразные  устройства  отображения  информации.
Если информация создается или передается электронными средствами  ,  то  она
воспроизводится с помощью средств отображения информации,  которые  являются
электронным переводчиком, позволяющим принимать закодированную  электронными
сигналами информацию.
      В задачах практики часто необходимо производить отображение алфавитно-
цифровой информации, особенно в области АСУ. Реализация текстов  в  основном
осуществляется на экране ЭЛТ.
      В данной курсовой работе разрабатывается устройство  отображения  пяти
символов. Для изображения  этих  символов  используется  СОИ  телевизионного
типа, обладающее по сравнению с СОИ других типов рядом  преимуществ.  К  ним
относятся: универсальность, позволяющая отображать все  виды  информационных
моделей, возможность совмещения информационных моделей, формируемых  методом
экранного  синтеза,  возможность  использования  стандартных   телевизионных
установок в качестве видеомониторов.



                       1.РАСЧЕТ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ

     1. Определение  геометрических размеров информационного поля и знаков.

      Часть  пространства,  в  пределах  которого  происходит   формирование
отображаемой информации, называется информационным полем (ИП).
      Отношение ширины информационного поля B к  его  высоте  H   называется
форматом ИП.
      В буквенно-цифровых (БЦ) моделях в качестве элемента  ИМ  используются
буквы, цифры, условные знаки (символы),  а  свойства  отображаемого  объекта
или процесса представляются в виде  буквенного текста, цифровой  комбинации,
формул, таблиц. При построении  БЦ   ИМ  все  ИП  разбивается  на  отдельные
знакоместа - части ИП, необходимые  и  достаточные  для  изображения  одного
знака. Для отображения БЦ  информации  рекомендуется  выдерживать  следующие
соотношения между шириной знакоместа bz, его высотой hz,  промежутком  между
знаками в строке bp и промежутком между текстовыми строками hp:
                       bz=(2/3 - 4/5)hz                            (1.1)
                       bp=(0.3 – 0.6)bz                            (1.2)
      Разрешающая способность или острота зрения характеризуются минимальным
углом, при котором возможно отдельное различение двух соседних  точек.  Этот
угол называется порогом остроты зрения ??vd. Для  нормального  зрения  порог
остроты равен 1 угловых  минут.  Рекомендуемое  значение  в  расчетах  будет
равно 4 угловые минуты. Угол зрения, необходимый для надежной  идентификации
элементов ИМ ??vэм, зависит от  их  сложности,  оцениваемой  количеством  kэ
минимально различимых дискретных элементов, на которое их можно разложить
                       ??vэм=kэ??vd                                (1.3)
      Для синтеза букв и цифр используем  матрицу  5х7,  т.е.  7  дискретных
элементов по высоте  (kэ=7) , т.о. имеем
                       ??vэм=7х4=28`=0.45?
      Зависимость между угловыми и  линейными  размерами  иллюстрируется  на
рис.1, из которого следует:
                       hз=2*L*tg(?vэм/2)
                 (1.4)
      где ?vэм - угол зрения, под которым видно  изображение  высотой  h  на
расстоянии L.Поле ясного зрения человека ограничено угловыми  размерами  16-
20 по горизонтали  и  12-15  по  вертикали.  Восприятие  БЦ  информации  при
фиксированном положении оператора предусматривает некоторые  движения  глаза
по строке текста, что позволяет увеличить угловой размер ИП  по  горизонтали
до 50.Формат ИП БЦ СОИ часто берут равным 5:3.



      Рис. 1. Зависимость между угловыми и линейными размерами

        По формуле (1.4) находим высоту знака:
                       hз = 2*700*tg(28`/2) = 5.7 (мм)
       Ширину знака определяем исходя из  размерности  матрицы  и,  учитывая
рекомендации (1.1), выбирая коэффициент, равный 5/7=0.71, получаем:
                       bз = 5/7*5.7 = 4.1 (мм)
      Находим расстояние между знаками и между текстовыми строками:
                       bп = 3/5*bз = 2,45 (мм)                     (1.5)
                      hп = 3/7*hз = 1.76 (мм)                      (1.6)



     2. Выбор ЭЛТ.

В   СОИ   телевизионного   типа   используют   три    типа    развертки    :
прогрессивную,чересстрочную   и   функциональную.Функциональная    развертка
применяется крайне редко, т.к. требует больших аппаратурных затрат  на  свою
реализацию.
    Частота кадровой развертки  для  ЭЛТ  с  малым  временем  послесвечения
должна быть больше критической частоты мелькания.Обычно частоту fк  выбирают
равной  частоте  сети  переменного  тока  (50  Гц),  исключая  этим   эффект
перемещения по экрану создаваемой  им  помехи.  Частоту  и  период  строчной
развертки выбирают из условия:

                  fz=Z*fk=625*50=31250 (Гц)          (1.7)

    где Z-число  телевизионных  строк  в  кадре,  определяющее  разрешающую
    способность СОИ по вертикали.В телевидении стандартом принято Z=625.
    Период строчной развертки Tz включает в себя время прямого хода луча по
    строке Tzn и время обратного хода Tzo.Отношение

                      Tzo/Tz = ?z                 (1.8)

    называется   коэффициентом   обратного   хода    строчной    развертки.
    Соответственно определяется

                     Tzn=Tz(1-?z)                 (1.9)

    Для стандарта телевидения ?z=0.18.
    Период кадровой развертки

                    Tk=Tkn+Tko                         (1.10)

    где Tkn,Tko-время прямого и обратного ходов кадровой развертки.
    Отношение

                                                                   Tko/Tk=?k
                (1.11)

    называется коэффициентом обратного хода кадровой развертки .
    Число телевизионных строк, формируемых за время прямого хода луча:

                                                                 Zn=(1-?k)*Z
                (1.12)

    Для стандарта телевидения ?k=0.08.
    Для  формирования  знаков  растр  разбивается  на   отдельные   участки
(знакоместа), в пределах которых условно располагаются матрицы знаков.
    Учитывая заданную по ТЗ информационную емкость индикатора, примем число
текстовых строк Nтс на экране равным 44 , а число знаков в текстовой  строке
Nзтс= C/Nтс =73
    Размеры информационного поля определяем следующим образом:
    вертикальные

     V = Nзтс*(bз+bn) = 73*(4,1+2,45) =  478,15 (мм)              (1.13)

    Горизонтальные (исходя из принятого стандартного соотношения 3х4)

     H = Nтс*(hз+hn) = 44*(5,7+1,76) = 328,24 (мм)           (1.14)

      Обычно  на  краях   телевизионного   растра   наблюдаются   наибольшие
нелинейные  искажения,  а  кроме  того,  нестабильность  амплитуды  сигналов
развертки может вывести края растра  за  пределы  экрана.  В  связи  с  этим
краевые зоны растра не включают  в  информационное  поле  и  размеры  растра
определяют как :

                       Vp = V/?г = 478,15 / 0.9 = 531,27 (мм)
                                                              (1.16)
                       Hр = H/?в = 328,24 / 0.9 = 364,71 (мм)

      где   Нр, Vр и Н, V - высота и ширина растра и ИП;
           ?в, ?г - коэффициенты использования телевизионного растра по
      вертикали и по горизонтали, имеющие обычно значения (0.7 - 0.9).
    Принимаем ?в = ?г = 0.9.

    По справочнику выбираем ЭЛТ типа  59ЛК2Б. Приводим общие  данные,  т.е.
краткую характеристику выбранной ЭЛТ и схематический чертеж:
Кинескоп. Балон стекляный. Длинна 378 мм, ширина  443  мм,  высота  605  мм.
Размер изображения на экране 585х405 мм
Фокусировка и отклонение луча электростатическая.  Цвет  свечения  экрана  –
белый, послесвечение среднее. Разрешающая способность в  центе  –  не  менее
600, в углах не менее 550 линий.
      Определим реальные коэффициенты использования ЭЛТ по  вертикали  и  по
горизонтали:

                       Н/Нэлт = 328,24 /405 = 0.81                 (1.17)

                       V/Vэлт = 478,15 /585 = 0.82                 (1.18)

    Значения по ширине и высоте входят в рекомендуемый диапазон значений
              (0.7-0.9). Значит выбранная ЭЛТ удовлетворяет ТЗ.
          2.ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА.

2.1 Структурная схема проектируемого СОИ.

          В  проектируемое  устройство  информация  поступает  из  источника
информации, в качестве которогого может  служить  микропроцессорная  система
либо устройство ввода с клавиатуры через интерфейс.
          Устройство  интерфейса   (   УИ   )   осуществляет   механическое,
электрическое и алгоритмическое согласование между собой выходных  цепей  ИИ
и входных цепей СОИ, служит для обеспечения  обмена  данными  между  внешним
устройством  и  СОИ  в  параллельном  и  последовательном  режимах  передачи
данных.
          Для  временного   хранения   информации   и   организации   режима
регенерации в схему необходимо включить БЗУ.В нем будет храниться код  знака
и его местонахождение  на  экране.  Таким  образом,  БЗУ  хранит  один  кадр
информации. Согласно ТЗ структура кадра  не  изменяется,  однако  необходимо
предусмотреть возможность ее смены.
Для преобразования кода знаков, хранящегося в БЗУ, в  последовательный  код,
формирующий   в   процессе   телевизионной   развертки    последовательность
видеоимпульсов для подсвета ЭО, входящих в контуры  отображаемых  знаков,  в
схему также необходимо включить знакогенератор.  Порядок  следования  знаков
определяется БЗУ, которое через мультиплексор подключает к  видео  усилителю
выходы знакогенератора.
          Знакогенератор   реализован   на   двух   счетчиках   Джонсона   и
комбинационных  логических  схемах.  Причем,   для   реализации   логических
уравнений может использоваться ПЛМ или ПЗУ. Адресация  номера  знакоместа  в
текстовой  строке  осуществляется  с  помощью  счетчика   знакомест    СЧзн,
содержимое которого изменяется на единицу после  формирования  bз  и  bп  на
телевизионной строке.
         Счетчик  знакомест  управляется  импульсами  с   выхода   счетчика-
делителя. Емкость счетчика СЧзн должна быть равна числу знаков  в  текстовой
строке,  а  счетчика-делителя-bз+bп.  После  формирования   всех   элементов
знаков,  расположенных  на  одной  ТВ  строке,  осуществляется  формирование
элементов следующей ТВ строки.
         Устройство  формирования  строчных   сигналов   предназначено   для
формирования   сигналов,   синхронизирующих   развертку   по    строкам    и
тактированния  счетчика  текстовых   строк   СЧтс,   управляющего   старшими
разрядами БЗУ.
        После  формирования  всех  текстовых  строк  процесс  повторяется  с
частотой   fk,  формируемой  устройством  формирования  кадровых   сигналов,
выдающего   также   сигналы   для   синхронизации   развертки   по   кадрам.
Телевизионный растр формируется с помощью блока  развертки,  осуществляющего
развертку по строкам и по кадрам.



            Рис. 3. Структурная схема разрабатываемого устройства

2.2 Построение знакогенератора.

     Так как по ТЗ имеем алфавит из 5 символов, то  целесообразно  применить
метод “укрупненных элементов”, который заключается  в  построении  монограмм
знаков, разбиении  их  на  укрупненные  элементы  и  составлении  логических
функций.
       Для  отображения  заданных  символов  используется  матрица  8х14   с
размерами  знака  5х7.Следовательно,  необходимо  применить   два   счетчика
Джонсона.
      Монограммы знаков и временные диаграммы работы счетчиков приведены  на
рис.  3-7.  Для  реализации  системы   логических   уравнений   может   быть
использована  ПЛМ  или  ПЗУ.  При  этом  существенно   сократятся   габариты
знакогенератора и число проводников между элементами И и ИЛИ (Рис.8).

              Рис. 3-7. Монограммы знаков и временные диаграммы


                              работы счетчиков

    | | | | | | | | | | |Y0 |Y1 |Y2 |Y3 |Y4 |Y5 |Y6 | | |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7
|8 | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |1 |  |  |  |  |  |  |  |  | |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |2 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | | 
| |  | |  | |  | |  | |  | | |3 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  |
|  | |  | |  | |  | | |4 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | | 
| |  | |  | | |5 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  |
|  | | |6 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |
|7 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |8 | 
|  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |9 |  |  | 
|  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |10 |  |  |  |  | 
|  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |11 |  |  |  |  |  |  | 
|  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |12 |  |  |  |  |  |  |  |  | |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |13 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | | |14 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  |
|  | |  | |  | |  | |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | |X0 |  |  |  |  |  |  |  |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |X1 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | |X2 |  |  |  |  |  |  |  |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |X3 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |
| | | | | | | | | | | | | | |

                                    [pic]

    | | | | | | | | | | |Y0 |Y1 |Y2 |Y3 |Y4 |Y5 |Y6 | | |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7
|8 | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |1 |  |  |  |  |  |  |  |  | |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |2 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | | 
| |  | |  | |  | |  | |  | | |3 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  |
|  | |  | |  | |  | | |4 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | | 
| |  | |  | | |5 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  |
|  | | |6 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |
|7 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |8 | 
|  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |9 |  |  | 
|  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |10 |  |  |  |  | 
|  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |11 |  |  |  |  |  |  | 
|  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |12 |  |  |  |  |  |  |  |  | |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |13 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | | |14 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  |
|  | |  | |  | |  | |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | |X0 |  |  |  |  |  |  |  |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |X1 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | |X2 |  |  |  |  |  |  |  |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |X3 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |
                        | | | | | | | | | | | | | | |

                                    [pic]

   | | | | | | | | | | |Y0 |Y1 |Y2 |Y3 |Y4 |Y5 |Y6 | |  |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7
|8 | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |1 |  |  |  |  |  |  |  |  | |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |2 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | | 
| |  | |  | |  | |  | |  | | |3 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  |
|  | |  | |  | |  | | |4 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | | 
| |  | |  | | |5 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  |
|  | | |6 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |
|7 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |8 | 
|  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |9 |  |  | 
|  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |10 |  |  |  |  | 
|  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |11 |  |  |  |  |  |  | 
|  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |12 |  |  |  |  |  |  |  |  | |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |13 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | | |14 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  |
|  | |  | |  | |  | |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | |X0 |  |  |  |  |  |  |  |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |X1 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | |X2 |  |  |  |  |  |  |  |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |X3 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |
                        | | | | | | | | | | | | | | |

                                    [pic]
[pic]

    | | | | | | | | | | |Y0 |Y1 |Y2 |Y3 |Y4 |Y5 |Y6 | | |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7
|8 | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |1 |  |  |  |  |  |  |  |  | |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |2 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | | 
| |  | |  | |  | |  | |  | | |3 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  |
|  | |  | |  | |  | | |4 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | | 
| |  | |  | | |5 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  |
|  | | |6 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |
|7 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |8 | 
|  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |9 |  |  | 
|  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |10 |  |  |  |  | 
|  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |11 |  |  |  |  |  |  | 
|  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |12 |  |  |  |  |  |  |  |  | |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |13 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | | |14 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  |
|  | |  | |  | |  | |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | |X0 |  |  |  |  |  |  |  |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |X1 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | |X2 |  |  |  |  |  |  |  |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |X3 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |
| | | | | | | | | | | | | | |


                                    [pic]

    | | | | | | | | | | |Y0 |Y1 |Y2 |Y3 |Y4 |Y5 |Y6 | | |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7
|8 | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |1 |  |  |  |  |  |  |  |  | |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |2 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | | 
| |  | |  | |  | |  | |  | | |3 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  |
|  | |  | |  | |  | | |4 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | | 
| |  | |  | | |5 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  |
|  | | |6 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |
|7 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |8 | 
|  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |9 |  |  | 
|  |  |  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |10 |  |  |  |  | 
|  |  |  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |11 |  |  |  |  |  |  | 
|  | | |  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |12 |  |  |  |  |  |  |  |  | |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | |  | | |13 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  |
|  | |  | |  | |  | |  | |  | | |14 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |  | |  |
|  | |  | |  | |  | |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | |X0 |  |  |  |  |  |  |  |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |X1 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | |X2 |  |  |  |  |  |  |  |  | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |X3 |  |  |  |  |  |  |  |  | | |
| | | | | | | | | | | | | | |

                                    [pic]
 Рис 8. Схема реализации знакогенератора на логических элементах И, ИЛИ, НЕ

2.3 Расчет БЗУ.

       Расчет БЗУ заключается в том, чтобы определить требуемое число  ячеек
памяти и их разрядность, а затем подобрать ИМС.
       Разрядность ячеек памяти n определяется числом разрядов,  необходимых
для  кодирования  знака  и  его  признаков.Т.к.  по  ТЗ  у  нас  черно-белое
изображение с двумя градациями яркости, то

                                            n    =    na    =    log2     Na
(2.1)

      где   na - разрядность кода алфавита;
           Na=5 - число знаков алфавита.
Следовательно, n=3.
      Наиболее  просто  последовательность  выборки  кодов  знаков  из   БЗУ
осуществляется при раздельной адресации по  номеру  знакоместа  в  текстовой
строке (r младших  адресных  разрядов)  и  номеру  текстовой  строки  ((k-r)
строчных  адресных  разрядов,  где  k  -  минимальное  количество   адресных
разрядов, необходимых для выбора требуемого количества знаков в кадре).

                       r = log2Nзтс = log273 = 6               (2.2)

                       (k-r) = log2Nтс = log244 = 5,46          (2.3)

                       k = 12                              (2.4)

      При этом требуемое число ячеек памяти БЗУ следует определять как:

                       Nзу > 2r *Nтс                    (2.5)


                            [pic]            (2.6)

                           [pic]
      Выбираем ближайшее большее значение:

                                   NА=12
      Т.о, емкость БЗУ должна быть

                 СБЗУ = 3*4096 = 12284 бит или 4096 3-х разрядных слов.

        В качестве БЗУ выбираем БИС 537РУ6А, имеющую информационную  емкость
4Кх1, совместимую по ходам и выходам с ТТЛ-схемами, имеющую  выход  с  одним
состоянием.
       Данная ИМС имеет время считывания  информации  220  нс,  потребляемую
мощность 0,1 Вт.
       Для обеспечения требуемой емкости и числа адресных входов  необходима
одна такая микросхема. Запись данных в ОЗУ производится логическим нулем  на
входе W/R, а считывание-логической единицей.
Функциональная схема модуля БЗУ изображена на рис.10.



                   Рис.10 Функциональная схема модуля БЗУ

        Выбор счетчиков знакомест и текстовых строк.

     Из расчета БЗУ следует, что счетчик знакомест должен иметь   6  выходов
и считать до 44, а счетчик текстовых строк-6 выходов и считать до 73.
     Для  реализации  требуемых  счетчиков  используем  ИМС  КМ555ИЕ19.  ИМС
представляет собой два одинаковых 4-х разрядных двоичных  счетчика  в  одном
корпусе. Способ реализации счетчиков знакомест  и  текстовых  строк  показан
соответственно на рис. 11 и 12



                         Рис. 11 Счетчик знакомест.



                       Рис.12.Счетчик текстовых строк.



   Сброс счетчиков знакомест и текстовых строк  в  нулевое  состояние  может
осуществляться СГИ и КГИ, которые формируются устройством синхронизации.

                                 Выбор мультиплексора.

  Для того, чтобы преобразовать пятиразрядный параллельный код,  поступающий
из    знакогенератора,    в    последовательный,     удобно     использовать
мультиплексор.Данные из БЗУ подаются на  адресные  входы  мультиплексора,  в
качестве которого можно  выбрать  ИМС  155КП5.Этот  мультиплексор  позволяет
коммутировать  данные  от  восьми  входов  на   общую   выходную   линию.Ток
потребления этой ИМС 43 мА.
  Схема цоколевки мультиплексора представлена на рис.13.

                                    [pic]


                                              Рис. 13. Мультиплексор.


2.4  Разработка устройства синхронизации.

      Устройство синхронизации (УС)  телевизионного  СОИ  предназначено  для
синхронизации  работы  генераторов  кадровой  и  строчной   разверток.   Все
синхроимпульсы формируются от  общего  тактового  генератора  ТГ  с  помощью
набора  делителей   частоты   и   схем   формирования   сигналов   требуемой
длительности. При синтезе устройства синхронизации все  временные  параметры
удобно  задавать  в  безразмерной  форме  -  числом  временных   интервалов,
необходимых для развертки:
   а) одного знакоместа при расчете строчных импульсов;
   б) одной ТВ строки при расчете кадровых импульсов.

          1. Расчет длительности прямого хода развертки в безразмерной
             форме:

                             Nпр = Tпр / Тзм = Nзтс / ?г
(2.6)

                                  Nпр=73/0.9=82

  Период строчной развертки

                               Nz=Tz     /     Tзм     =     Nпр/(1-     ?z)
    (2.7)

Где ?z -отношение прямого хода строчной развертки к времени  обратного  хода
строчной развертки

                                   Nz=82/(1-0.18)=100.

 Длительность обратного хода луча

                                                                 Nобр=Nz-Nпр
         (2.8)

                            Nобр=100-82=18.

  Длительность импульса СГИ определяется по формуле:

                      Nсги = (Nобр + Nпр)(1 – ?г)                  (2.9)

                            Nсги=100*0,1=10

  На охранные зоны с обеих сторон отводится

                                         Nв           =           Nпр(1-?г)
      (2.10)

                               Nв=82(1-0.9)= 8,2

  Из величины Nв на  охранную  зону  экрана  слева  выделяем  4  знакоместа,
справа-4.
  Длительность импульса ССИ находится по формуле:

                            Nсси = 0,07*Nz                         (2.11)

                            Nсси=0,07*100 = 7

  Распределение безразмерных временных интервалов по ТВ строке  показано  на
рис.9.  Начало  отсчета  взято  от  первого  знакоместа  .В  соответствии  с
диаграммой (рис.9,а) построены временные диаграммы для  СГИ,  перекрывающего
обратный  ход  луча  и  охранные  зоны  (рис.14,б)  и  ССИ,  фронт  которого
совпадает с началом обратного хода (рис.14,в).



                                     0                                     4
     74        78



        95


                            а)
                                                 9.5



                                   75                             4

                                             б)


                                               6.65



                                    79                   83
                                             в)

                                   рис.14
     Делитель  на  8  выполнен  на   четырехразрядном   двоичном   счетчике.
Формирование  требуемой  длительности  и  временного  положения  СГИ  и  ССИ
осуществляется с помощью логических схем  и  двух  асинхронных  RS-триггеров
DD2.При достижении счетчиком 79-й комбинации срабатывает по входу S один  из
триггеров, выдавая на выходе Q фронт импульса  СГИ,  а  при  достижении  4-й
комбинации сбрасывается в  0.При 95-й комбинации  сбрасывается  в  0  и  сам
счетчик.
   Аналогично при установлении на выходе счетчика кода числа 79 по  входу  S
срабатывает второй триггер,  формирующий  на  выходе  положительный  перепад
импульса ССИ, который  в  свою  очередь  сбрасывается  83-й  комбинацией  на
выходе   счетчика.Таким   образом    формируются    строчный    гасящий    и
синхронизирующий импульсы.
   Для формирования ССИ и СГИ можно было бы использовать и ПЗУ,  однако  это
было бы связано с большими стоимостью и энергозатратами.

    2. Разработка схемы формирования  кадровых  гасящих  и  синхронизирующих
       импульсов.
         Методика разработки такая же, как и в п.2.4.1.
     Период  кадровой  развертки  в  безразмерной  форме  N=625.Длительность
прямого хода луча развертки:

                                                   Nпр=(1-              ?k)N
          (2.12)

Где ?k =0.08-отношение длительности хода обратного луча развертки к  прямому
лучу.

                                       Nпр=575

                                                                  Nобр=N-Nпр
         (2.13)

                                       Nобр=50

                                                         Nкги=Nобр+Nпр(1-Вв)
    (2.14)

                                             Nкги=108

                                                                 Nкси=0,07*N
               (2.15)

                                             Nкси=0,07*625=44

   Определим количество телевизионных строк, приходящихся на охранные зоны

                                                                Nв=Nпр(1-Вв)
            (2.16)

                                             Nв=58

  Из  величины  Nв  на  охранную  зону  сверху   и  снизу  выделяем   по  29
телевизионных строк.
  Распределение безразмерных интервалов времени  по  ТВ  кадру  показано  на
рис. 15а, временные диаграммы для КГИ и КСИ на рис.15, в соответственно.


                                               575

                    0      29                                            546
   575

                625(0)
                                                    а)

                                             127


                                  547                29
                                                 б)



                                                  44



                          576                    29
                                                   в)

                                   рис.15.

      Принцип работы данной схемы такой же , как и у схемы формирования  ССИ
и СГИ. При установлении на выходах счетчика комбинации  на  выходе  триггера
появляется КГИ, который гасится при  29-й  комбинации  на  выходе  счетчика.
Аналогично срабатывает и КСИ.
      Интегрирующая  RC-цепочка служит для того, чтобы счетчики  и  триггеры
оставались в нулевом состоянии до  тех  пор,  пока  в  цепях  не  закончатся
переходные  процессы,  появляющиеся  после  включения  питания,  т.  е.  для
начальной установки.
       Ее принцип действия следующий :
       В первый момент после включения питания  напряжение  на  конденсаторе
C1   Uk=0.Затем  конденсатор  начинает  заряжаться  через  резистор  R1   до
напряжения Uпит. Когда Uk достигает величины минимального уровня  логической
единицы, счетчики и триггеры смогут работать.  К  этому  времени  переходные
процессы должны закончиться.
       Пусть время переходного процесса tп=0.5 мс.
       Время зарядки конденсатора до Uпор не должно превышать tп, т.е.

                        tc=R1C1ln                  (Uпит-Uко)/(Uпит-Uпор)>tп
(2.17)

где Uко          - напряжение конденсатора в начальный
                          момент;
       Uпит=5В – напряжение, до которого конденсатор стремится
                           зарядиться;
       Uпор=2.4В

                                        R1C1ln(5/2.6)>0.5              *10-3
(2.18)

      Пусть  R1=1кОм тогда

                 [pic]
      отсюда :
                             [pic]

          4. Расчет верхней границы полосы пропускания видеоусилителя.

        Верхняя   граница   полосы   пропускания   fв   для   видеоусилителя
определяется из выражения:

                               fв      >      fzNэс/[2(1-      ?z)       ?г]
      (2.19)

 где      fz=31250 Гц-частота строчной развертки
             Nэс=384
             ?z =0.18
             ?г =0.9

                           [pic]



2.6  Расчет частоты и выбор тактового генератора

        Частоту тактового генератора выберем из условия:

                                        Fтг=Nэсfz/[(1-        ?z)        ?г]
            (2.20)

                                  Fтг=384*31250/0.82*0.9=16.26 МГц

Принимаем Fтг=16 МГц


     Примем нестабильность тактового генератора равной

                                                                   ?fтг=10-6
            (2.21)


     Для  получения  тактовой  частоты  с  такой  нестабильностью  применяем
генератор с  кварцевым  резонатором  в  цепи  положительной  обратной  связи
(рис.16).



                                   Рис.16

     Для осуществления  процесса  генерации  необходимо  выполнение  баланса
амплитуд и фаз.

                                                                      K*?>=1
             (2.22)

                                                                   ?k*??=2?n
       (2.23)

 где  n=0,1,2…
         K-коэффициент усиления разомкнутого звена;
         X-?оэффициент обратной связи.


   Усиление, согласно рис.16,  обеспечивается  DD1.1  и  Rос.  Положительную
обратную связь обеспечивают  DD1.2,  ZQ  и  C1.  R1  служит  для  подстройки
частоты.  Rос  необходимо  для  выведения  DD1.1  в  линейный   режим.   Для
усилительного звена генератора справедливы уравнения:

                                                                  K=Uвых/Uвх
             (2.24)

                                                   Uвх=(Uвых1*Rвх)/(Rос+Rвх)
(2.25)

  где  Rвх-входное сопротивление DD1.1.
  Из (2.24) и (2.25) следует:

                                                                 K=Rос/Rвх+1
               (2.26)

  Для второго (инвертирующего) звена справедливо


                                                                ?=Uвых2/Uвх2
              (2.27)

                                                          Uвых2=Uвх2/(Z+Rвх)
         (2.28)

Из (2.27) и (2.28) следует:

                                                               ?=Rвх/(Z+Rвх)
            (2.29)

где Z-сумма комплексных сопротивлений кварцевого резонатора  и  конденсатора
С1.
   Элемент DD1.3 применяется как буферный, чтобы уменьшить влияние  нагрузки
на частоту генератора.
   Принимаем  частоту  тактового  генератора  16  МГц.  Выбираем   кварцевый
резонатор с частотой возбуждения, равной выходной частоте ТГ.

                                                       Z=Zzq1+1/(2*?*fтг*С1)
       (2.30)

     Где Zzq1-комплексное сопротивление  кварцевого  резонатора,  равное  50
Ом.
     Rвх  для  DD1  определяется  по  максимальному  входному  току  ИМС  .В
качестве DD1-DD3 выбираем ИМС 1533ЛН1, имеющую  Iвхmax=Iвх0=0.2мА,  Uвх0=0.5
В.

                            Rвх=Uвх0/Iвх0=2.5 кОм

   Принимаем К=15, ?=0.5
  Тогда, согласно (2.22)

                             K*?=7.5

Согласно (2.29) и (2.30) находим емкость С1:

                                             C1=1/[2*?*fтг*(Rвх/?-Zzq1-Rвх)]
      (2.31)

                       C1=1/(2*3.14*16*106(2500/0.5-50-2500))=2.9 пФ

По ГОСТ 2519-67 выбираем конденсатор 3.0 пФ.

   Конденсатор С2 вводим в состав схемы для подавления  составляющей  второй
гармоники кварцевого резонатора. Номинал С2 рассчитываем по формуле:

                                                          С2=1/(4*?*fтг*Rвх)
            (2.32)

                       С2=1/(4*3.14*16*106*2500)=1.5 пФ

Определяем сопротивление обратной связи:

                                                              Rос=(К1-1)*Rвх
                 (2.33)

Где                                                          К1=(1-0.2)*К=12
            (2.34)

             Rос=27.5 кОм

  По ГОСТ 2825-67 выбираем 31 кОм.
  Определяем общее сопротивление обратной связи:

                                                             Rобщ=(К2-1)*Rвх
            (2.35)

Где                                                          К2=К*(1+0.2)=18
            (2.36)

           Rобщ=42.5 кОм

   Определим  R1:

                                  R1=Rобщ-Rос=15                         кОм
     (2.37)

    По ГОСТ 2825-67 выбираем подстроечный резистор:

          R1=15 кОм+20%

                            3.РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ.

   Надежность разрабатываемого СОИ определяется по формуле:

                                            p=exp                (-??i*t*ki)
 (3.1)

где ?i-интенсивность отказов i-го элемента
       t=   14000  время наработки на отказ
       ki-количество элементов i-го типа

       ?=10-7 1/час (для конденсаторов)
           2.5-1 1/час (для резисторов)
           3*10-7 1/час (для микросхем)

                                p=0,820.25

      Вероятность отказа составляет

                                                                       Q=1-p
      (3.2)

                               Q=0,180.75



                             СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ.

1.Яблонский Ф.М. Троицкий Ю.В. Средства отображения информации.-М.:Радио и
связь.1985.

2.Шило В.А. Популярные цифровые микросхемы.-Челябинск:Металлургия.1989.

3.Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник/Под ред.
С.В.Якубовского.-М.:Радио и связь.1990.



                                 ЗАКЛЮЧЕНИЕ


     В данном проекте мы разработали буквенно-цифровое СОИ телевизионного
типа , которое позволяет отобразить 5 символов, заданных по ТЗ , в
произвольном порядке на экране ЭЛТ. Данное СОИ нельзя широко использовать
из-за малого основания алфавита, но если в разработанной схеме заменить
знакогенератор, то ее можно будет использовать в промышленности.
-----------------------
?vэм

h


                                      L


                                     УС

УА

УИ

БЗУ

                                     ЗГ

                                     MS

ВУ

A


D

                                      3

                                      4

                                      N

                                      G

                                      Б

                                     ТГ

                                     УР

От ИИ

ЭЛТ

ТГ – тактовый генератор
УС – устройство синхронизации
УА – указатель адреса
УИ – устройство интерфейсное
БЗУ – буферное запоминающее устройство
ЗГ – знакогенератор
MS – мультиплексор
ВУ – видеоусилитель
УР – устройство развертки
ЭЛТ – электронно-лучевая трубка
ИИ – источник информации

                                      &

                                      &

                                      &

                                      &

                                      &

                                      &

                                      &

                                      &

                                      &

                                      &

                                      &

                                      &

                                      &

                                      &

                                      &

                                      1

                                      &

                                      &

                                      &

                                      &

                                      1

                                     “7”

                                      1

                                     “И”

                                      1


                                     “C”


                                      1


                                      М


                                      1

                                     “О”

                                      C
                                     D0
                                     D1
                                     D2
                                     D3

                                      R
                                     PE


                                     CT

                                     Q0
                                     Q1
                                     Q2
                                     Q3



                                     TC

                                     CEP
                                      C
                                     D0
                                     D1
                                     D2
                                     D3

                                      R
                                     PE


                                     CT

                                     Q0
                                     Q1
                                     Q2
                                     Q3



                                      C
                                     D0
                                     D1
                                     D2
                                     D3
                                      R
                                     PE


                                     CT

                                     Q0
                                     Q1
                                     Q2
                                     Q3


                                     TC

                                     A0
                                     A1
                                     A2
                                     A3
                                     A4
                                     A5
                                     A6
                                     A7
                                     A8
                                     A9
                                     A10
                                     A11
                                     R/W
                                     OE


                                     RAM

                                     D0
                                     D1
                                     D2
                                     D3

                                     CEP
                                      C
                                     D0
                                     D1
                                     D2
                                     D3
                                      R
                                     PE


                                     CT

                                     Q0
                                     Q1
                                     Q2
                                     Q3

                                      &

                                      1

                                      &

                                      1

                                      &

                                      1

                                      &

                                      &

                                      &

                                                                           S

                                                                           R

                                      T

                                      Q

Q

                                                                           S

                                                                           R

                                      T

                                      Q

Q

СГИ

ССИ

                                      С



                                     SR


                                     СТ

                                      1
                                      2
                                      4
                                      8

                                     ТС

                                      С
                                     CET



                                     SR


                                     СТ

                                      1
                                      2
                                      4
                                      8


                                      &

                                      1

                                      &

                                      &

                                                                           S

                                                                           R

                                      T

                                      Q

Q

                                                                           S

                                                                           R

                                      T

                                      Q

Q

КГИ

КСИ

                                      С



                                     SR


                                     СТ

                                      1
                                      2
                                      4
                                      8

                                     ТС

                                      С
                                     CET



                                     SR


                                     СТ

                                      1
                                      2
                                      4
                                      8


                                      &

                                      1

                                      1

                                      1

DD1.1

DD1.2

DD1.3

ZQ1

C1

Roc

R1

Fтг

C2




смотреть на рефераты похожие на "Система отображения информации"