Система отображения информации
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
|