Система отображения информации

|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

Страницы: 1, 2