Содержание
Введение
1. Выбор и обоснование структурной схемы устройства.
2. Расчет числа знаков на экране системы.
3. Расчет буферного запоминающего устройства
4. Выбор мультиплексора.
5. Расчет ПЗУ знакогенератора.
6. Выбор регистра знакогенератора.
7. Выбор компаратора.
8. Расчет блока формирования маркера.
9. Расчет устройства синхронизации.
10. Разработка схемы формирования КГИ и КСИ.
Заключение.
Список литературы.
В настоящее время цифровые технологии развиваются с очень большой скоростью. Поэтому компьютерные системы с каждым днем обрабатывают все больше и больше информации. Но для правильной обработки необходимо активное взаимодействие с человеком (оператором) компьютерной системы.
Так как человек максимум информации воспринимает через зрительный канал, то качество систем отображения информации очень сильно влияет на количество воспринимаемой информации, а так же на утомляемость.
Поэтому лучше работа СОИ тем активнее происходит взаимодействие человека и компьютера.
В данной работе мы будем производить расчет СОИ. Ознакомимся с принципами построения устройств данного типа.
1 Выбор и обоснование структурной схемы устройства
Средства отображения информации служат для преобразования информации, полученной от одного или нескольких источников информации (ИИ ), в информационную модель, удобную для восприятия оператором.
Функциональная схема СОИ телевизионного типа изображена на рисунке 1.
Информационный массив заносится через устройство интерфейса ( УИ ) в буферное запоминающее устройство ( БЗУ ) и адресная информация ( m ), которая поступает на счетчик маркера:
СчМтс – счетчик маркера знаков ( формирует младшие разряды( r ) адреса);
СчМтс – счетчик маркера текстовых строк ( формирует старшие k-r разрядов);
MS – мультиплексор ( служит для переключения адресной информации, поступающей от счетчиков маркера и счетчиков регенерации);
СчЗН – счетчик знаков;
СчТС – счетчик текстовых строк.
Адресная информ с выхода MS поступает на экранную память(видеопамять)
ЗГ – знакогенератор ( преобразует код знака в последовательность в виде импульсов, формирующих на экране знак).
БЗУ ( экранная память ) хранит коды знака в объеме одной или нескольких экранных страниц. Коды знаков БЗУ располагаются в порядке в каком они будут выводится на экран при формировании изображения.
ЛЗ – линия задержки ( задерживает сигнал чтения записи БЗУ на время срабатывания MS с тем, чтобы адрес на входе БЗУ был стабильным на момент чтения или записи ).
Устройство синхронизации состоит из ГТИ ( генератора тактовых импульсов, вырабатывает частоту fтг), D(делитель) – делит частоту fтг до частоты знаков
fзн= fтг /(b’з+b’п), счетчик регенерации( СчЗН, СчТС ), счетчик Z – счетчик рядов матрицы знака ( формирует младшие разряды адреса, поступающее на ПЗУ знакогенератора для развертки знака по вертикали).
СФСИГИ – схема формирования синхро и гасящих сигналов вырабатывает следующие сигналы:
ССИ – строчный синхроимпульс;
СГИ – строчный гасящий импульс;
КСИ – кадровый синхроимпульс;
КГИ – кадровый гасящий импульс.
Импульсы поступают на сумматор, одновременно туда поступает видеосигнал (ВС) и сигнал с выхода формирования маркера (ФМ) .
На выходе сумматора образуется полный видеосигнал
С помощью УИ осуществляется электрическое и алгоритмическое согласование между собой выходных цепей ИИ и выходных цепей СОИ.
Рисунок 1 – Функциональная схема устройства отображения информации
2 Расчет числа знаков на экране системы
Расчет количества знаков, которые можно сформировать на экране
средства отображения информации (СОИ):
где – количество телевизионных строк;
– коэффициент обратного хода кадровой развертки;
– коэффициент использования растра по вертикали;
– количество телевизионных линий в одном элементе изображения.
Расчет количества текстовых строк:
где – высота знака;
– высота промежутка между знаками.
Расчет количества элементов в текстовой строке:
где – коэффициент формы экрана, для стандартного телевизионного экрана ;
– коэффициент использования растра по горизонтали.
Расчет количества знаков в текстовой строке:
где – ширина знака;
– ширина промежутка между знаками.
Расчет количества знаков в кадре:
Расчет частоты тактового генератора
Время развертки одного элемента равно:
где: с - период строчной развертки
Расчет верхней граничной частоты в полосе пропускания:
3 Расчет буферного запоминающего устройства
Хранит коды символов, которые будут отображаться на экране.
Коды символов в буферном запоминающем устройстве (БЗУ) располагаются в том порядке, в каком они будут выводиться.
Исходные данные для расчета:
число текстовых строк Nтс=9,6;
число знаков в текстовой строке Nзтс=65,5;
основание кода алфавита Nа=30;
Находим требуемую разрядность БЗУ
где – разрядность обеспечения алфавита;
– разрядность обеспечения признаков.
По заданию
,.
Выбираем требуемое число адресных разрядов
Адресация двух координатная:
младшие разряды адреса поступают от счетчика знаков маркера (регенерации);
старшие разряды адреса поступают от счетчика текстовых строк маркера (регенерации).
– количество младших разрядов адреса
– количество старших разрядов адреса.
минимальное число адресных разрядов К=12.
Расчет числа ячеек памяти БЗУ
Количество ячеек памяти определяется по следующей формуле:
Следовательно:
бит
Определим требуемое быстродействие БИС ОЗУ относительно адреса:
.
Выбираем БИC ОЗУ:
По быстродействию, информационной ёмкости, и организации подходит микросхема ОЗУ КР537РУ16А, имеющая информационную емкость СБИС = 8к´8, NБИС=8k, nБИС=8. Такая организация обеспечивает минимальное число интегральных схем в модуле при минимальной избыточности. Особенностью этой микросхемы является двунаправленный вход-выход с тремя устойчивыми состояниями
Справочные данные микросхемы:
Входной ток логического нуля IIDL
не менее 0,4 мА
Входной ток логической единицы IIDH
не более 0,04 мА
Входная емкость по информационному входу БИС CID
не более 4 пФ
Время выборки адреса tBA
не более 60 нс
Потребляемая мощность
880 мВт
Рассчитываем число БИС ОЗУ в ряду матрицы, необходимое для получения двенадцати разрядного информационного слова:
Определим число рядов матрицы:
Общее число БИС ОЗУ:
Такое количество БИС ОЗУ обеспечивает объем памяти
СБЗУ=8к x 16 бит.
Полученная избыточность определяется тем, что NЗУ в данном случае не кратно NБИС.
Определяем токовую IDL и IDH и емкостные Cd нагрузки для схем ввода информации в ОЗУ по формулам (mc = 1– число рядов матрицы , p = 2 – общее число микросхем):
Определим токи нагрузки и величину емкостной нагрузки на информационные выходы БИС ОЗУ по формулам:
Где IQУT = 20μА – ток утечки невыбранного выхода;
IОУT = 20мкА – ток утечки схем ввода информации;
CQO=10 pF – выходная емкость одного информационного выхода БИС ОЗУ.
CmQ=10 pF – монтажная емкость цепи информационного
CОQ=20 pF – выходная емкость схем ввода информации.
Полученные значения токов и емкостей нагрузки удовлетворяют соответствующим требованиям для ИС серии КР537.
Определяем токи нагрузки и емкостную нагрузку по адресным цепям БИС ОЗУ по формулам:
Для схем серии КР537 указанная нагрузка допустима.
Рассчитаем потребляемую мощность БЗУ.
Потребляемая мощность БИС КМ132РУ13А 880mW.
Поэтому потребляемая мощность ОЗУ:
РБЗУ=2∙0,880= 1760 (W).
Рисунок 2 – Принципиальная электрическая схема БЗУ
4 Выбор мультиплексора
Мультиплексор – устройство, осуществляющее коммутацию цифровых сигналов с n информационных входов на один выход. В нашем случае n =3 (необходимо коммутировать на адресную шину БЗУ содержимое счетчиков маркера или счетчиков регенерации).
В нашем случае необходимо коммутировать 12 цифровых (бинарных) сигналов.
В качестве мультиплексора применим микросхему К555КП11, содержащую в одном корпусе 4 мультиплексора из двух направлений в одно. В связи с тем, что нам необходимо коммутировать 12 цифровых сигналов, используем 3 микросхемы К555КП11.
Микросхема К555КП11 имеет следующие параметры:
–Мин. вых. напряжение высокого уровня,В 2,5
–Макс. вых. напряжение низкого уровня,мВ 480
–Макс. вх. ток высокого уровня,мкА 20
–Макс. вх. ток низкого уровня,мкА 760
–Макс. ток потребления,мА 9,7
–Напряжение источника питания,В 5
–Временная задержка распред. сигнала, нс 21
Рисунок 3 – Принципиальная электрическая схема мультиплексора
5 Расчет ПЗУ знакогенератора
Для хранения информации о графике каждого знака требуется 7 ячеек памяти с разрядностью 10.
В связи с тем, что число адресуемых ячеек памяти должно быть кратно степени 2, на каждый знак приходится 2пу ячеек памяти.
Определим число ячеек памяти ПЗУ, необходимое для размещения в нем всех знаков алфавита:
Страницы: 1, 2
