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

Страницы: 1, 2