Определение геометрических размеров информационного поля и знаков.

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.

1.1. Определение геометрических размеров ИП.

1.2. Выбор ЭЛТ.

2. Обоснование и разработка структурной схемы устройства.

2.1 Структурная схема проектируемого СОИ.

2.2 Построение знакогенератора.

2.3 Расчет БЗУ.

2.4 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 .

2.6. 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.

 

 

 

 

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 b_z, его высотой h_z, промежутком между знаками в строке b_p и промежутком между текстовыми строками h_p:

b_z=(2/3 - 4/5)h_z                                            (1.1)

b_p=(0.3 – 0.6)b_z                                            (1.2)

Разрешающая способность или острота зрения характеризуются минимальным углом, при котором возможно отдельное различение двух соседних точек. Этот угол называется порогом остроты зрения Αα_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 Αα_vэм, зависит от их сложности, оцениваемой количеством k_э минимально различимых дискретных элементов, на которое их можно разложить

Αα_vэм=k_эαΑ_vd                                               (1.3)

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

Αα_vэм=7х4=28`=0.45˚

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

h_з=2*L*tg(α_vэм/2)                                                  (1.4)

где α_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:

h_з = 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:

b_з = 5/7*5.7 = 4.1 (мм)

Находим расстояние между знаками и между текстовыми строками:

b_п = 3/5*b_з = 2,45 (мм)                                (1.5)

h_п = 3/7*h_з = 1.76 (мм)                       (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:

 

f_z=Z*f_k=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 T_z включает в себя время прямого хода луча по строке T_zn и время обратного хода T_zo.Отношение

 

T_zo/T_z = α_z                  (1.8)

 

называется коэффициентом обратного хода строчной развертки. Соответственно определяется

 

T_zn=T_z(1-α_z)                 (1.9)

 

Для стандарта телевидения α_z=0.18.

Период кадровой развертки

 

T_k=T_kn+T_ko                (1.10)

 

где T_kn,T_ko-время прямого и обратного ходов кадровой развертки.

Отношение

 

                 T_ko/T_k=α_k                     (1.11)

 

называется коэффициентом обратного хода кадровой развертки .

Число телевизионных строк, формируемых за время прямого хода луча:

 

                     Z_n=(1-α_k)*Z             (1.12)

 

Для стандарта телевидения α_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 N_тс на экране равным 44 , а число знаков в текстовой строке N_зтс= C/N_тс =73

Размеры информационного поля определяем следующим образом:

вертикальные

 

 V = N_зтс*(b_з+b_n) = 73*(4,1+2,45) = 478,15 (мм)     (1.13)

 

Горизонтальные (исходя из принятого стандартного соотношения 3х4)

 

 H = N_тс*(h_з+h_n) = 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 :

 

V_p = V/β_г = 478,15 / 0.9 = 531,27 (мм)

 (1.16)

H_р = H/β_в = 328,24 / 0.9 = 364,71 (мм)

 

где Н_р, V_р и Н, V - высота и ширина растра и ИП;

β_в, β_г - коэффициенты использования телевизионного растра по вертикали и по горизонтали, имеющие обычно значения (0.7 - 0.9).

Принимаем β_в = β_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/Н_элт = 328,24 /405 = 0.81                        (1.17)

 

V/V_элт = 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.