средства отображения информации - Северо

СРЕДСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ
ИНФОРМАЦИИ
Методические указания по выполнению курсового проекта
Для студентов, обучающихся по направлению подготовки
2101 00.62 – «Электроника и наноэлектроника»,
профиль «Промышленная электроника»
Составитель Б. Д. Хасцаев
Владикавказ 2015
0
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)"
Кафедра промышленной электроники
СРЕДСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ
ИНФОРМАЦИИ
Методические указания по выполнению курсового проекта
Для студентов, обучающихся по направлению подготовки
2101 00.62 – «Электроника и наноэлектроника»,
профиль «Промышленная электроника»
Составитель Б. Д. Хасцаев
Допущено
редакционно-издательским советом
Северо-Кавказского горно-металлургического института
(государственного технологического университета).
Протокол заседания РИСа № 4 от 16.07.2014 г.
Владикавказ 2015
1
УДК 621.385
ББК 32.85
Х24
Рецензент
доктор физико-математических наук,
профессор Северо-Кавказского горно-металлургического института
(государственного технологического университета)
Созаев В. А.
Х24
Средства отображения информации: Методические указания по выполнению курсового проекта. Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 210100.62 – "Электроника и наноэлектроника", профиль "Промышленная
электроника" / Сост. Б. Д. Хасцаев; Северо-Кавказский горно-металлургический
институт (государственный технологический университет). – Владикавказ: Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). Изд-во «Терек», 2015. – 30 с.
УДК 621.385
ББК 32.85
Редактор Боциева Ф. А.
Компьютерная верстка Цишук Т. С.
 Составление. ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский
горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)», 2015
 Хасцаев Б. Д., составление, 2015
Подписано в печать 24.02.2015. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс».
Печать на ризографе. Усл. п.л. 1,74. Уч.-изд. л. 1,26. Тираж 30 экз. Заказ №
.
Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический
университет). Издательство «Терек».
Отпечатано в отделе оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ).
362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44.
2
Содержание
Введение .................................................................................................... 4
1.Основные теоретические положения ............................................... 4
1.1. Обобщенная структурная схема СОИ ...................................... 4
1.2. СОИ на основе электронно-лучевой трубки ............................ 5
1.3. Построение знакогенераторов, реализующих
способ точечной аппроксимации контура знака ............................ 6
1.4. Построение знакогенераторов, реализующих
способ кусочно-линейной аппроксимации контура знака ............ 9
1.5. Построение схемы адресации для систем
с последовательным формированием знаков ................................. 11
1.6. Построение знакогенераторов, реализующих
способ полиграммы ........................................................................... 13
1.7. Построение схемы для формирования знаковой информации на ТВ-растре при матричном
способе воспроизведения знака .......................................................
15
1.8. Построение схемы для формирования знаковой информации на ТВ-растре из укрупненных элементов ............................
1.9. Построение схем устройств ручного ввода данных................ 18
19
1.9.1. Построение схемы устройства ручного
ввода данных с линейной адресацией клавиш ........................
19
1.9.2. Построение схемы устройства ручного
ввода данных с двухкоординатной адресацией клавиш ........
2. Структура и содержание курсового проекта ................................. 21
2.1. Содержание пояснительной записки ........................................ 22
2.2. Обязательные чертежи............................................................... 22
3. График выполнения курсового проекта ........................................ 23
4. Тематика курсовых проектов ........................................................... 24
Литература................................................................................................ 25
Приложение .............................................................................................. 25
26
3
ВВЕДЕНИЕ
Курсовое проектирование является важным этапом в образовательном процессе вуза и предназначено для расширения и закрепления теоретических знаний студентов по изучаемой дисциплине.
Курсовое проектирование по дисциплине «Средства отображения
информации» призвано привить студентам навыки самостоятельного
проектирования систем отображения информации на основе современной элементной базы электронной техники.
1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Системы отображения информации, которые предназначены для визуального представления информации, играют важную роль в жизни человека, так как до 80 % информации человек получает по зрительному
каналу. Визуальное представление информации возможно одним из трех
способов, условно определяемых как сигнализация, индикация и регистрация [1]. Особо значимы системы отображения информации на промышленном производстве. По существу, любая система отображения
информации (СОИ) на производстве осуществляет связь технического
комплекса (ТК) с оператором (О), при этом ТК является источником информации для О. Таким образом, информационное обеспечение оператора можно представить в виде схемы, приведенной на рис.1.
ТК
СОИ
О
Рис.1. Схема информационного обеспечения оператора
Как техническая система, СОИ выполняет ряд важных функций по
приему, преобразованию, хранению и представлению информации о
контролируемом или управляемом объекте оператору.
1.1. Обобщенная структурная схема СОИ
Обобщенная структурная схема СОИ показана на рис.2. Информационно-логическое сопряжение СОИ с источником информации осуществляется по сигналам от устройства управления (УУ) на основе записи этой информации в буферное запоминающее устройство (БЗУ). Таким
образом, в БЗУ хранятся коды знаков, отображаемых индикаторным
4
устройством или индикатором (И). Код адреса и сигналы управления,
определяющие положение знака на И, формируются адресным устройством (АУ) по сигналам УУ или устройства ручного ввода данных
(УРВД). Знакогенератор (ЗГ) преобразует коды знаков в координаты
элементов, формируемых И.
УРВД совместно с УУ предназначено также для реализации диалога
оператора с ЭВМ, в частности, возможно редактирование информации,
высвечиваемой индикатором.
Индикаторное устройство преобразует электрические сигналы, поступающие с ЗГ и АУ в визуальное изображение. Формирование электрических сигналов в ЗГ происходит по основе определенных правил.
Рис. 2. Обобщенная структурная схема СОИ
Проектируемая СОИ должна обеспечивать:
– системотехнические характеристики, предъявляемые к СОИ, как
звену, передающему поток информации;
– метрологические характеристики, требуемые от СОИ, как конечного звена любого технического комплекса;
– эргономические требования, предъявляемые к СОИ, как звену, сопряженному с человеком – оператором.
1.2. СОИ на основе электронно-лучевой трубки
К числу наиболее значимых И, на основе которых возможно построение СОИ, относится электронно-лучевая трубка (ЭЛТ).
В ЭЛТ со знакогенерированием знак формируется электронным лучом, который «рисует» знак на экране ЭЛТ. Так как имеется специфика в
формировании каждого знака, необходимо устройство, которое бы
«помнило» эти особенности. Таким устройством является знакогенератор. На рис.3 приведена структурная схема СОИ на ЭЛТ.
5
Код знака из системы обработки информации поступает на вход
знакогенератора (1), представляющего собой устройство, в котором преобразуется код знака в сигналы, определяющие форму отклоняющих
напряжений по осям х и у, а также сигналы подсвета z, управляющие яркостью электронного луча. Эти сигналы поступают на усилителиформирователи сигналов управления ЭЛТ:
− усилитель подсвета 3;
− усилители отклонения по осям х и у (4, 5).
Выбор положения знака на экране осуществляет схема выбора знакоместа 2, на вход которой поступает код адреса знака.
Способы синтеза контуров знаков с помощью электронного луча
можно разделить на 2 группы:
− функциональные способы знакогенерирования;
− растровые способы знакогенерирования.
Функциональные способы характеризуются тем, что закон отклонения луча ЭЛТ и управления подсветом является, как правило, индивидуальным для каждого отдельного знака. А растровые способы знакогенерирования характеризуются засветкой элементов полиграммы,
входящих в знак, путем модуляции яркости электронного луча.
Рис.3. Структурная схема СОИ на ЭЛТ
1.3. Построение знакогенераторов, реализующих способ
точечной аппроксимации контура знака
Данные знакогенераторы (ЗГ) формируют электрические сигналы,
необходимые для отображения знаков алфавита на экране ЭЛТ в виде
светящихся точек.
Синтез знаков функциональным способом при точечной аппроксимации осуществляется путем последовательного перемещения электронного луча по адресам точек, входящих в контур знака и принадлежащих матрице точек знакоместа.
6
Для перемещения электронного луча ЭЛТ по контуру знака, в соответствии с координатами точек, необходимо сформировать дискретно
ступенчатые напряжения Ux(t) и Uy(t), приведенные на рис. 4.
Адрес каждой точки по координатам х и у задается кодом, разрядность которого определяется степенью детализации знака ( a b ).
Наиболее часто употребляемая матрица знакоместа представляет собой
прямоугольник, состоящий из 5 7 точек. В этом случае двоичное кодирование координат точек по х и у осуществляется трехразрядным кодом:
K x  K y ] log 2 5[] log 2 7[ 3 .
В табл.1 показан пример кодирования координат точек, входящих в
контур знака, показанного на рис. 4. Таким образом, каждая точка матрицы знакоместа задается Kx + Ky разрядным кодовым словом, а общий
объем запоминаемой для формирования контура знака информации будет равен:
gi ( K x  K y ) ,
где g i – число точек, входящих в контур i знака.
Рис.4. Иллюстрация способа точечной аппроксимации контура знака
(цифры указывают последовательность обхода электронным лучом точек
контура отображаемого знака, который возможен при подаче на ЭЛТ
развертывающих напряжений, показанных на рисунке)
Кроме того, необходимо обеспечить гашение луча при переходе его
через точки, не принадлежащие контуру знака, или при многократных
7
обходах одних и тех же точек для обеспечения равномерной его яркости.
Это требует дополнения кодового слова Kx + Ky еще одним разрядом Kz ,
который принимает значение "1" в точках контура, где луч подсвечивается, и "0" на невысвечиваемых элементах контура. С учетом этого, общий объем запоминаемой информации для одного знака определяется по
формуле:
I i  g i ( K x  K y  1) .
ПЗУ ЗГ для генерирования алфавита из N символов должно иметь
объем памяти:
N
I N   g i (k x  k y  1) .
i 1
g
x
Kx
y
Ky
1
1
001
1
001
2
1
001
2
010
3
1
001
3
011
4
1
001
4
100
5
1
001
5
101
…
…
…
…
…
Таблица 1
19
2
010
1
001
Структурная схема ЗГ, реализующего способ точечной аппроксимации, приведена на рис. 5. Данные ЗГ формируют электрические сигналы,
необходимые для отображения знаков на экране ЭЛТ в виде светящихся
отрезков прямых линий.
Рис. 5. Схема знакогенератора для способа точечной аппроксимации
Приемлемый компромисс между качественным восприятием знака и
технической реализацией ЗГ для цифробуквенных алфавитов обеспечивается, если в качестве аппроксимирующих полиномов выбрать линей8
ные векторы с углами наклонов 0°, ±45°, ±90°, ±135°, ±180°, размеры
которых определяются матрицей 2 2 в пределах знакоместа (рис. 6а).
а
б
в
Рис. 6. Иллюстрация способа кусочно-линейной аппроксимации контура знака
(цифры указывают последовательность обхода электронным лучом отрезков
контура отображаемого знака, обход возможен при подаче на ЭЛТ развертывающих напряжений, показанных на рисунке)
1.4. Построение знакогенераторов, реализующих
способ кусочно-линейной аппроксимацией контура знака
При использовании указанного набора векторов, знак «В» нашего
примера и отклоняющие напряжения Ux(t) и Uy(t), показаны на рис. 6б, в.
Структурная схема знакогенератора, реализующего способ кусочнолинейной аппроксимации, приведена на рис. 7.
Аналогично ЗГ с точечной аппроксимацией здесь ПЗУ имеет 2 адресные шины – шину выбора знака (входы B1–ВN) и шину тактирования
(А1 – Аg), которая обеспечивает последовательный обход g участков аппроксимации контура знака. Поскольку число тактов для формирования
каждого знака в этом способе различно, то в ПЗУ имеется выход QR,
формирующий сигнал окончания синтеза знака.
Выходы Qx , Qy , Qx , Qy формируют логические сигналы, несущие
информацию об угле наклона аппроксимирующего вектора:
9
Qx , Qy – задают нарастание развертывающих напряжений Ux и Uy с
наклоном 45°;
Qx , Qy – формируют сигнал спада Ux и Uy (угол – 45°).
Рис. 7. Схема знакогенератора при кусочно-линейной аппроксимации
В табл. 2 показано кодирование состояний ПЗУ для примера, приведенного на рис. 6.
Таблица 2
Входы
Q y
Q y
Q x
Q x
QZ
QR
Bi
Ai
A1
0
0
1
0
1
0
A2
0
0
1
0
1
0
A3
1
0
0
0
1
0
A4
0
1
0
1
1
0
Код «В»
A5
0
1
0
1
1
0
A6
1
0
0
0
0
0
A7
1
0
0
1
1
0
A8
0
1
0
0
1
1
Объем ПЗУ для формирования N знаков алфавита можно оценить по
формуле, при переменном gi:
N
I  6   gi .
i 1
10
Построение схемы формирования линейных напряжений (СФНЛ)
возможно как аналоговым способом (рис. 8а), так и с помощью цифровых схем (рис. 8б). Аналоговый интегратор (АИ) состоит из операционного усилителя (ОУ) и интегратора (И). Выходное напряжение И линейно возрастает при подаче на инвертирующий вход ОУ «1», а при подаче
«1» на неинвертирующий вход ОУ напряжение на выходе И падает по
линейному закону.
Цифровой интегратор может быть реализован на реверсивном счетчике с кодо-аналоговым преобразователем, входы сложения и вычитания
которого коммутируются соответственно сигналами Qx, y и Qx, y . Когда
присутствует сигнал Q  , импульсы высокочастотного генератора Г2,
проходящие на вход счетчика, суммируются, и на выходе КАП формируется нарастающее напряжение. Когда же на входе вычитания Сч появляется уровень логической единицы ( Q  = 1), то счетчик работает на вычитание, и формируется спадающая часть развертывающих напряжений
Ux и Uy.
Когда Q  и Q  = 0, присутствует сигнал запрета на счет, и состояние Сч не меняется (формируются полочки Ux и Uy).
Рис. 8. Схемы формирования линейных напряжений (а – аналоговая,
б – цифровая)
1.5. Построение схемы адресации для систем с последовательным
формированием знаков
11
Построение схемы адресации (СА) знакоместа возможно при выборе ограничений:
– начало развертки знака должно помещаться в одной и той же точке знакоместа для всех знаков отображаемого алфавита;
– начало развертки помещать в одной из вершин прямоугольника
знакоместа.
Величины развертывающих напряжений U x и U y , обеспечивающих
соответственно перемещение луча с одного знакоместа на другое и с одной информационной строки на другую, при переходе на следующее
знакоместо U x и U y меняются дискретно с шагом, определяемым числом знаков в строке (п) и числом строк (т) формата. Один из возможных
вариантов технической реализации СА знакоместа показан на рис. 9.
Двоичный счетчик Сч1 совместно КАПх реализует ступенчатый сигнал,
перемещающий электронный луч по строке текста на экране ЭЛТ от одного знакоместа к другому.
Рис. 9. Схема адресации знакоместа
После полного заполнения Сч1 с его выхода поступает импульс на
вход Сч2, который переходит в следующее состояние, и КАПу сформирует координату U y новой строки. Число разрядов счетчиков Сч1 и Сч2
определяется соответственно числом знаков в строке и числом строк:
K x ]log 2 n[ , K y ] log 2 m[ .
Суммирование сигналов U x , U y с напряжениями, снимаемыми со
знакогенератора U xi (t ) , U yi (t ) , должно производиться с учетом амплитудных значений этих сигналов. Если считать, что амплитуды всех
12
сформированных сигналов равны (используется общая элементная база
и общие источники питания), то величины коэффициентов К1 и К2 в соотношениях для Ux и Uy определяются из формул:
1
1
K1  ;
K2  .
n
m
1.6. Построение знакогенераторов, реализующих способ полиграммы
Данные ЗГ формируют электрические сигналы, необходимые для
перемещения луча по сегментам обобщенного символа и засветки тех
или иных сегментов полиграммы. Формирование полиграммы на экране
ЭЛТ обеспечивается специальной формой отклоняющих напряжений
Ux(t) и Uy(t), связанных с видом обобщенного символа, по контуру которого составляется микрорастр полиграммы. Синтез требуемого знака
осуществляется засветкой элементов полиграммы, входящих в знак, путем модуляции яркости электронного луча.
Как видно из рис.10, движение луча по полиграмме осуществляется
за счет кусочно-линейных напряжений с фиксированными наклонами линейных участков, при равных интервалах формирования каждого элемента полиграммы. При таком способе воспроизведения яркость сегментов
незначительно отличается (в сегментах 4 и 6 полиграммы луч движется с
большей скоростью и их яркость примерно в 1,7 раза меньше).
Рис. 10. Иллюстрация способа полиграммы (а – 9-сегментная полиграмма,
б – развертывающие напряжения для этой полиграммы)
На рис.11 показана схема формирования 9-сегментной полиграммы.
Одиннадцать тактов (А1–А11), необходимых для получения полиграммы
и возврата луча в исходную точку растра (пунктирная линия), создаются
с помощью счетчика Сч и дешифратора ДР. Выходы дешифратора свя13
заны с логической схемой (СД), в которой формируются интервалы
нарастания и спада развертывающих напряжений Ux и Uy.
Управляющие сигналы Q  и Q  с СД поступают, соответственно,
на инвертирующие и неинвертирующие входы интегратора, который
выдает на выходе напряжения Ux и Uy.
Рис. 11. Схема для формирования полиграммы
ПЗУ для синтеза знаков алфавита из элементов полиграммы показано на рис. 12. Оно имеет входы выборки знака B0-BN, число которых
определяется длиной отображаемого алфавита, и тактирующие входы А1
– А11, адресующие элементы полиграммы. Объем ПЗУ для полиграммы
без учета возможности минимизации схемы за счет объединения пересекающихся дизъюнкций, равен:
I  Ng ,
где g – число элементов полиграммы.
Нетрудно убедиться, что ПЗУ для полиграммного способа в реализации значительно проще всех ранее рассмотренных схем.
Адресация знакоместа в полиграммном способе организуется так
же, как и для всех функциональных способов, поскольку и здесь реализуется последовательное формирование знакомест.
14
Рис. 12. Схема ПЗУ для формирования полиграммы
15
1.7. Построение схемы для формирования знаковой информации
на ТВ-растре при матричном способе воспроизведения знака
Полезную часть ТВ-растра отображения знаковой информации
представляют как совокупность прямоугольных участков знакомест
( a  b ), размещенных построчно. Расстояние между знаками по горизонтали с и расстояние между строками привязываются также к точкам
матрицы знакоместа. Схема для формирования знаков для такой информационной страницы представлена на рис. 13. Информация, которая
должна быть выведена на экран, поступает от источника информации
(ИИ) в буферное запоминающее устройство (БЗУ). Обмен данными с ИИ
(как правило – ЭВМ) осуществляется в кодах, которые используются
при обработке информации в ЭВМ, и организуется либо по принципу
программно-управляемого обмена, либо через специальное устройство,
обеспечивающее связь ЭВМ с дисплеем [1]. БЗУ строятся по принципу
оперативного запоминающего устройства. По сигналам устройства
управления (УУ) коды отображаемых знаков через БЗУ и дешифратор
DC подаются на ПЗУ, в котором хранится информация о контурах знаков в координатах матрицы a b .
Рис. 13. Схема для формирования знаковой информации на ТВ-растре
при матричном способе воспроизведения знака
При формировании элементов телевизионной строки ПЗУ выдает аразрядный код, который с помощью мультиплексора МS, управляемого
сигналами ИИ, преобразуется в последовательность импульсов, модулирующих яркость луча ЭЛТ.
БЗУ предназначено для хранения кодов отображаемых на экране
ЭЛТ знаков в объеме информационной страницы. После смены информационной страницы БЗУ очищается, в него записываются коды знаков
новой страницы.
Управление и связи БЗУ с элементами схемы показаны на рис. 14.
16
Рис. 14. Схема и связи БЗУ
Перед формированием новой информационной страницы оператор
или сигнал с ЭВМ очищает БЗУ, подает импульс «очистка», который устанавливает элементы памяти в нулевое состояние. Затем следует цикл записи кодов нового текста в БЗУ (подан сигнал ЗП на вход управления БЗУ).
В процессе формирования изображения на экране ЭЛТ БЗУ работает в режиме «чтение» (уровень разрешения присутствует на входе «чтение»). Последовательность выборки кодов знаков на индикацию определяется управляющими входами А1 – Ап и С1 – Ст. Входы А1 – Ап выбирают знаки в информационной строке, а С1 – Ст определяют номер информационной строки текста.
Здесь n ] log 2 n[ , а m ] log 2 m[ , где n – число знаков в строке текста, т – число строк. В ПЗУ, приведенном на рис. 15, хранится информация о контурах знаков в координатах выбранной матрицы знакоместа
a  b . Координаты контуров знаков формируются в узлах пересечений
вертикальных и горизонтальных шин ПЗУ. Горизонтальные шины являются общими для всех знаков и управляются сигналами счетчика строк
(Сч4) через дешифратор DP4. Вертикальные шины индивидуальны для
каждого знака. Выбор знака производится дешифратором СD1 по коду
БЗУ и заключается в подаче сигнала через коммутатор на соответствующую группу вертикальных шин. По мере поступления сигналов со
счетчика строк (Сч4) возбуждаются соответствующие горизонтальные
шины и через селектор с ПЗУ снимается а-разрядный код одной строки
матрицы знака.
17
Рис. 15. Схема и связи ПЗУ
Преобразование позиционного кода строки ПЗУ в последовательность импульсов, модулирующих яркость электронного луча, производится мультиплексором МS,, тактируемым счетчиком Сч1. Объем
ПЗУ можно вычислить по формуле:
I  N  a b ,
где N – длина алфавита символов.
УУ (рис. 16) создает последовательность импульсов, управляющих
всеми блоками знакогенератора. Частота задающего генератора (Г) выбирается из условия формирования на ТВ-строке всех элементов п знаков:
(a  c)n  f стр
fG 
,
(1  К ох )  с
где f стр – частота строчной развертки;
c – коэффициент использования ТВ растра по горизонтали.
Выходы Сч1 управляют мультиплексором МS,, а полный коэффициент пересчета определяется числом элементов матрицы знака по
горизонтали а и интервалом между знаками строки с.
18
Рис. 16. Схема управления на двоичных счетчиках
Промышленностью освоен выпуск ПЗУ для знакогенераторов на
ТВ-растре, к примеру, К155РЕ21..., К155РЕ24, К505РЕ3002, К505РЕЗ00З.
1.8. Построение схемы для формирования знаковой информации
на ТВ-растре из укрупненных элементов
Большинство знаков при некоторой стилизации их начертания можно сформировать
из набора укрупненных элементов. В предельном случае укрупненные элементы составят
полиграмму. Формирование полиграммы на
ТВ-растре рассмотрим на примере семисегментной полиграммы (рис.17).
Обозначим элементы полиграммы римРис. 17. Семисегментная скими цифрами I–VII и рассмотрим схему
полиграмма из укрупненформирования полиграммы на ТВ-растре. Есных элементов
ли такты формирования знакоместа по горизонтали обозначить через а1 – а5, а вертикальные составляющие через b1
– b7, то логические уравнения, описывающие схему формирования элементов полиграммы, будут иметь вид:
z I  a1 (b1  b2  b3  b4 )  a1  B1 ;
zV  a5  B1 ;
z II  a1 (b4  b5  b6  b7 )  a1  B2 ;
zVI  b1  A1 ;
z III  b7 (a1  a2  a3  a4  a5 )  b7  A1 ;
zVII  b4  A1 z IV  a5  B2 .
Схема, реализующая логические уравнения, показана на рис. 18.
Формирование нужного знака осуществляется выбором при отображении знакоместа требуемого набора элементов полиграммы. Знакогенератор, осуществляющий выбор элементов полиграммы, выдает семиразрядный код (для нашего примера), в котором единица в разряде
означает высвечивание соответствующего элемента полиграммы.
19
Рис. 18. Схема, реализующая способ укрупненных элементов
1.9. Построение устройств ручного ввода данных
При отображении информации возможна корректировка информации оператором при наличии устройств ручного ввода данных (УРВД), в
связи с этим они являются важными составными частями СОИ. Различают два способа построения УРВД, что зависит от длины алфавита
отображаемых знаков, а значит от числа клавиш. В зависимости от этих
способов различают УРВД с линейной адресацией клавиш и УРВД с
двухкоординатной адресацией клавиш.
1.9.1. Построение УРВД с линейной адресацией клавиш
При линейной адресации к каждой клавише подсоединяется информационный вход мультиплексора (MS), как показано на рис.19.
Число входов MS определяется числом клавиш, реализующих редактирование [1]. Путем сканирования входов MS, осуществляемого Сч,
20
выявляется номер нажатой клавиши: при совпадении числа в Сч с номером нажатой клавиши на выходе MS появляется сигнал «1», который
проходит через схему подавления дребезга (СПД), предназначенную для
устранения многократных срабатываний, возникающих при вибрации
механических контактов клавиш.
Е
R1 к
1
1
Е
MS
к2
R2
2
D
C
R
кN
T
1
N
1
2
А1
А2
m
Аm
ВС
ТГ
Сч
1
2
1
2
m
m
&
ПЗУ
А1
А2
Код знака
Аm
Рис. 19. Структурная схема устройства ручного ввода данных
с линейной адресацией клавиш
СПД построена на триггере типа «защелка». При появлении «1» на
выходе триггера (Т) запирается вентиль & с инверсией по одному входу,
запрещающий поступление импульсов на вход Сч. Через определенную
задержку код номера нажатой клавиши преобразуется в код, в котором
реализуется обмен информацией в СОИ. Как видно из рис. 19, этот код
выдается из ячейки памяти ПЗУ, в котором предварительно записываются коды знаков всего алфавита. Недостаток схемы – малое число входов
MS. Для «длинных» алфавитов используется схема двухкоординатной
адресации.
21
1.9.2. Построение УРВД с двухкоординатной адресацией клавиш
При двухкоординатной адресации каждая клавиша ставится на пересечении матрицы проводников, состоящей из m столбцов и п строк,
причем: m · n =N. При квадратной матрице клавиш: т = п= N .
Общее число выходов матрицы равно т + п, что намного меньше, чем
при линейной адресации. Пример схемы с двухкоординатной адресацией
показан на рис. 20. Младшие разряды Сч – (1÷g) адресуют m вертикальных шин матрицы через МS, а старшие разряды – (g + 1÷g + d) через дешифратор (DC) адресуют п горизонтальных шин матрицы. При совпадении адреса столбца и строки логическая единица через СПД запирает
вход Сч. Затем через определенную задержку по сигналу на входе ВС
ПЗУ код Сч преобразуется в код знака.
S1
Сч q+d
ТГ
&
q+d q+d
DC
C
q+1
q
1
1
2
q+1
q
1
Snm
n
q+1
1
q+d
2
m
ПЗУ
Код знака
2
1
1
BC
m
q
1
1
Аq
MS
СПД
d1
Рис.20. Структурная схема УРВД с двухкоординатной адресацией клавиш
22
2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Курсовой проект студентов включает в себя пояснительную записку
и чертежи. Объём пояснительной записки составляет от 20 до 30 страниц
формата А4. К проекту прилагается 1 лист чертежа принципиальной
схемы с перечнем элементов.
2.1. Содержание пояснительной записки
Текст пояснительной записки пишется на одной стороне листа
формата А4. Необходимо сохранять поля по всем четырем сторонам:
левое поле – 30 мм, правое поле – 10 мм, верхнее и нижнее – 20 мм. Для
наглядности и понимания текста приводят рисунки. Рисунки нумеруются в пределах каждого раздела.
Пояснительная записка должна включать следующие разделы:
– титульный лист;
– задание на курсовое проектирование;
– содержание;
– введение;
– аналитический обзор;
– выбор и описание структурной схемы;
– описание принципиальной схемы (включая обоснование и описание выбранной элементной базы для разработки принципиальной схемы);
– расчетная часть, включая расчет надежности;
– заключение;
– литература (список использованных источников информации);
– приложения.
Разделы пояснительной записки нумеруются и к ним предъявляются
следующие требования:
– ТИТУЛЬНЫЙ ЛИСТ является первым листом курсового проекта,
но номер страницы на нем не ставится;
– СОДЕРЖАНИЕ должно включать наименование всех разделов с
указанием номера первой страницы раздела;
– ВВЕДЕНИЕ, объемом 1–2 страницы, должно содержать обоснование актуальности и целесообразности курсового проекта, вытекающие
из краткой оценки современного состояния разрабатываемой технической задачи;
– АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР, объемом 5–7 страниц, должен содержать точное и по возможности полное описание современного состо23
яния вопроса по теме курсового проекта. Обзор должен заканчиваться
выводами и конкретными рекомендациями по выбору задач проектирования;
– ВЫБОР И ОПИСАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ, объемом 4–7
страниц, выполняется на основе выводов, сделанных в аналитическом
обзоре. Основное внимание уделяется функциональным связям между
блоками устройства, обоснованию целесообразности применения каждого узла устройства, а также разработке алгоритма работы устройства;
– ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ (включая описание
выбранных элементов для разработки принципиальной схемы), объемом
6–8 страниц, должно состоять из обоснования выбора элементной базы
принципиальной схемы, описания их взаимодействия, а также описания
работы устройства по принципиальной схеме;
– РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ (включая и расчет надежности устройства),
объемом 5–7 страниц, должна содержать расчет всех элементов принципиальной схемы, выбор номиналов элементов, тип элементов и их технические условия, а также расчет надежности устройства;
– ЗАКЛЮЧЕНИЕ, объемом 1 страница, должно содержать итог
проделанной работы в ходе проектирования устройства, оценку результатов работы, предложения по использованию полученных результатов.
– ЛИТЕРАТУРА должна содержать перечень использованных источников. Совокупность библиографических сведений о книгах включает: фамилии и инициалы авторов, заглавие книги, место и год издания,
количество страниц. Сведения о журнальных статьях содержат: фамилиии и инициалы авторов, полное название статьи, название журнала, год и
номер издания, страницы. Допускается ссылка на Интернет-сайты.
2.2. Обязательные чертежи
Курсовой проект должен содержать следующие чертежи:
– схема электрическая структурная или функциональная;
– схема электрическая принципиальная.
Схемы электрическая структурная и электрическая функциональная
приводятся только в пояснительной записке в формате А1 или А2, а
схема электрическая принципиальная приводится на ватмане формата
А1. Перечень элементов к электрической принципиальной схеме приводится отдельно или с соответствующей схемой. В первом случае перечень элементов приводится как приложение в пояснительной записке.
24
Электрические схемы имеют в шифре букву «Э» и цифру, которая
определяется видом схемы (ГОСТ 2.701-76):
– структурная – Э1;
– функциональная – Э2;
– принципиальная – Э3.
Основные правила выполнения схем изложены в ГОСТ 2.702-75.
Элементы схем выполняются в виде условных графических обозначений
(ГОСТ 2.721-74…ГОСТ 2.759-82). Расстояние между отдельными графическими обозначениями должно быть не менее 2 мм, между линиями
– не менее 3 мм. Толщина линий 0,3–0,4 мм.
На структурной схеме название блоков вписывается внутри прямоугольников, обозначающих эти блоки.
Принципиальная схема выполняется с перечнем элементов, который
представляет собой таблицу с перечислением всех элементов, входящих
в состав схемы, с указанием их наименований, обозначений и параметров.
Пример оформления перечня элементов показан на рис. 21.
Поз.
обозначение
R1
R2, R4
20
Наименование
Резисторы
МЛТ-0,5-300К
ПЭВ-10-3К
110
Кол.
Примечание
1
2
10
45
Рис. 21. Пример оформления перечня элементов
3. График выполнения курсового проекта
Курсовой проект выполняется на 5 курсе с продолжительностью
семестра – 15 недель. Выполнение курсового проекта распределяется по
неделям следующим образом:
– неделя 1
– выдача задания;
– недели 2–10 – работа по выполнению проекта, консультации;
– недели 11–13 – завершение работы над проектом, оформление пояснительной записки, чертежей, сдача проекта на проверку;
– недели 14–15 – защита проекта.
25
4. Тематика курсовых проектов
Темы курсовых проектов делятся на 5 групп, охватывающих все основные разделы курса «Средства отображения информации»:
1. Построение СОИ на основе ЭЛТ со способами точечной, кусочнолинейной аппроксимации контура знака, со способом полиграммы.
2. Построение СОИ на основе ТВ–растра с матричным способом
воспроизведения знака и со способом укрупненных элементов.
3. Построение СОИ на основе ГИП: постоянного тока и с самосканированием.
4. Построение СОИ на основе светодиодных панелей.
Возможные варианты тем для курсового проектирования приведены
в ПРИЛОЖЕНИИ.
5. Литература
При работе над курсовым проектом рекомендуется пользоваться
следующей литературой:
1. Хасцаев Б. Д. Средства отображения информации. Владикавказ:
СКГМИ. Изд-во «Терек», 2013.
2. Справочник по интегральным микросхемам / Под общ. ред. Т. В.
Тарабрина. М.: Энергия, 1981. 816 с.
3. Логинов В. Н. Справочник по радиодеталям. М.-Л. Госэнергоиздат, 1949.
26
Приложение 1
Варианты заданий
ЗАДАНИЕ 1. Разработать систему отображения информации на базе
ЭЛТ, обеспечивающейя вывод букв русского или латинского алфавита, с
использованием способа точечной аппроксимации. Формат информационной страницы – по варианту. Ввод отображаемой информации – с
устройства ручного ввода данных.
ЗАДАНИЕ 2. Разработать систему отображения информации на базе
ЭЛТ, обеспечивающей вывод букв русского или латинского алфавита, с
использованием способа кусочно-линейной аппроксимации.
Формат информационной страницы – по варианту. Ввод отображаемой информации – с устройства ручного ввода данных.
ЗАДАНИЕ 3. Разработать систему отображения информации на базе
ЭЛТ, обеспечивающей вывод букв русского или латинского алфавита, с
использованием способа полиграммы. Формат информационной страницы – по варианту. Ввод отображаемой информации – с устройства ручного ввода данных.
ЗАДАНИЕ 4. Разработать систему отображения информации на базе
ТВ-индикатора, обеспечивающего вывод букв русского или латинского
алфавита, с использованием способа матричного воспроизведения информации. Формат информационной страницы – по варианту. Ввод
отображаемой информации – с устройства ручного ввода данных.
ЗАДАНИЕ 5. Разработать систему отображения информации на базе
ТВ-индикатора, обеспечивающего вывод букв русского или латинского
алфавита, с использованием способа укрупненных элементов. Формат
информационной страницы – по варианту. Ввод отображаемой информации – с устройства ручного ввода данных.
ЗАДАНИЕ 6. Разработать систему отображения информации на основе ГИП постоянного тока с внешней адресацией, обеспечивающей вывод букв русского или латинского алфавита. Формат информационной
страницы – по варианту. Ввод отображаемой информации – с устройства
ручного ввода данных
ЗАДАНИЕ 7. Разработать систему отображения информации на основе ГИП с самосканированием, обеспечивающей вывод букв русского
или латинского алфавита. Формат информационной страницы – по варианту. Ввод отображаемой информации – с устройства ручного ввода
данных.
27
ЗАДАНИЕ 8. Разработать систему отображения информации на базе
светодиодного экрана, обеспечивающего вывод букв русского или латинского алфавита. Формат информационной страницы – по варианту.
Ввод отображаемой информации – с устройства ручного ввода данных.
Показатель СОИ
Формат
информационной
страницы
nxm
1
10х15
Варианты
2
3
4
5
6
7
13х18 16х21 19х24 22х27 25х30 28х33
Примечание: в заданиях 1, 4, 6–8 матрица знакоместа: a x b = 5 x 7, а в
заданиях 2, 3 матрица знакоместа равна: a x b = 2 x 2.
28
Приложение 2
Примеры заданий на курсовое проектирование
ЗАДАНИЕ 1
на курсовой проект по дисциплине «Средства отображения информации» студенту гр. ПЭ– __________________________________________
Разработать систему отображения информации на базе ЭЛТ, обеспечивающей вывод букв русского или латинского алфавита (нужное
подчеркнуть), с использованием способа точечной аппроксимации.
Формат матрицы знакоместа ______________ .
Формат информационной страницы _______________.
Ввод отображаемой информации – с устройства ручного ввода данных.
Преподаватель
Зав. кафедрой
ЗАДАНИЕ 2
на курсовой проект по дисциплине «Средства отображения информации» студенту гр. ПЭ–___________________________________________
Разработать систему отображения информации на базе ЭЛТ, обеспечивающей вывод букв русского или латинского алфавита (нужное
подчеркнуть), с использованием метода кусочно-линейной аппроксимации.
Формат матрицы знакоместа ______________ .
Формат информационной страницы _______________.
Ввод отображаемой информации – с устройства ручного ввода данных.
Преподаватель
Зав. кафедрой
29
ЗАДАНИЕ 3
на курсовой проект по дисциплине «Средства отображения информации» студенту гр. ПЭ– __________________________________________
Разработать систему отображения информации на базе ЭЛТ, обеспечивающей вывод букв русского или латинского алфавита (нужное
подчеркнуть), с использованием метода полиграммы.
Формат матрицы знакоместа ______________ .
Формат информационной страницы _______________.
Ввод отображаемой информации – с устройства ручного ввода данных.
Преподаватель
Зав. кафедрой
ЗАДАНИЕ 4
на курсовой проект по дисциплине «Средства отображения информации» студенту гр. ПЭ– __________________________________________
Разработать систему отображения информации на базе ТВиндикатора, обеспечивающего вывод букв русского или латинского алфавита (нужное подчеркнуть), с использованием точечной матрицы знакоместа.
Формат матрицы знакоместа ______________ .
Формат информационной страницы _______________.
Ввод отображаемой информации – с устройства ручного ввода данных.
Преподаватель
Зав. кафедрой
30
ЗАДАНИЕ 5.
на курсовой проект по дисциплине «Средства отображения информации» студенту гр. ПЭ – __________________________________________
Разработать систему отображения информации на базе ТВ-индикатора, обеспечивающего вывод букв русского или латинского алфавита (нужное подчеркнуть), с использованием метода укрупненных элементов.
Формат матрицы знакоместа ______________ .
Формат информационной страницы _______________.
Ввод отображаемой информации – с устройства ручного ввода данных.
Преподаватель
Зав. кафедрой
31