Система отображения информации - Радиоэлектроника - Скачать бесплатно
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 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | |
|
