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

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

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, РїСЂРё котором возможно отдельное различение РґРІСѓС… соседних точек. Этот СѓРіРѕР» называется РїРѕСЂРѕРіРѕРј остроты зрения Ααvd. Для нормального зрения РїРѕСЂРѕРі остроты равен 1 угловых РјРёРЅСѓС‚. Рекомендуемое значение РІ расчетах будет равно 4 угловые минуты. РЈРіРѕР» зрения, необходимый для надежной идентификации элементов ИМ ΑαvСЌРј, зависит РѕС‚ РёС… сложности, оцениваемой количеством kСЌ минимально различимых дискретных элементов, РЅР° которое РёС… можно разложить

ΑαvСЌРј=kСЌαΑvd(1.3)

Для синтеза букв и цифр используем матрицу 5х7, т.е. 7 дискретных элементов по высоте (kэ=7) , т.о. имеем

ΑαvСЌРј=7С…4=28`=0.45˚

Зависимость между угловыми и линейными размерами иллюстрируется на рис.1, из которого следует:

hР·=2*L*tg(αvСЌРј/2) (1.4)

РіРґРµ αvСЌРј - СѓРіРѕР» зрения, РїРѕРґ которым РІРёРґРЅРѕ изображение высотой h РЅР° расстоянии L.Поле СЏСЃРЅРѕРіРѕ зрения человека ограничено угловыми размерами 16-20 РїРѕ горизонтали Рё 12-15 РїРѕ вертикали. Восприятие БЦ информации РїСЂРё фиксированном положении оператора предусматривает некоторые движения глаза РїРѕ строке текста, что позволяет увеличить угловой размер ИП РїРѕ горизонтали РґРѕ 50.Формат ИП БЦ СОИ часто берут равным 5:3.

В 

Рис. 1. Зависимость между угловыми и линейными размерами

По формуле (1.4) находим высоту знака:

hР· = 2*700*tg(28`/2) = 5.7 (РјРј)

Ширину знака определяем исходя из размерности матрицы и, учитывая рекомендации (1.1), выбирая коэффициент, равный 5/7=0.71, получаем:

bР· = 5/7*5.7 = 4.1 (РјРј)

Находим расстояние между знаками и между текстовыми строками:

bРї = 3/5*bР· = 2,45 (РјРј) (1.5)

hРї = 3/7*hР· = 1.76 (РјРј) (1.6)

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 = αz (1.8)

называется коэффициентом обратного хода строчной развертки. Соответственно определяется

Tzn=Tz(1-αz) (1.9)

Для стандарта телевидения αz=0.18.

Период кадровой развертки

Tk=Tkn+Tko (1.10)

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

Отношение

Tko/Tk=αk (1.11)

называется коэффициентом обратного хода кадровой развертки .

Число телевизионных строк, формируемых за время прямого хода луча:

Zn=(1-αk)*Z (1.12)

Для стандарта телевидения αk=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/βРі = 478,15 / 0.9 = 531,27 (РјРј)

(1.16)

HСЂ = H/βРІ = 328,24 / 0.9 = 364,71 (РјРј)

где Нр, Vр и Н, V - высота и ширина растра и ИП;

βРІ, βРі - коэффициенты использования телевизионного растра РїРѕ вертикали Рё РїРѕ горизонтали, имеющие обычно значения (0.7 - 0.9).

Принимаем βРІ = βРі = 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

В 

Похожие статьи