Реферат: Устройство вывода на экран

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

Российский ГосударственныйТехнологический Университет имени К.Э.Циолковского

Кафедра: Микропроцессорные системы,Электроника и Электротехника

Курсовая работа

по дисциплине:“Автоматические СУ качества ЭС ”

на тему:“Построение диаграммы рассеивания ”

Выполнил:

Группа:

Москва 2001

Заявка на разработку

Рассчитать временныедиаграммы и количество элементов на экране телевизионного графического дисплея.Привести структурную схему контролера, временные диаграммы и протокол обмена,рисунок фрагмента экрана, общий вид устройства вывода, расчёты и их результаты.

Техническое задание

Тип дисплея: Телевизионный графический.

Вид информации: Алфавитно-цифровая.

Объём информации кадра: 1 страница текста.

Высота символа: Высота символа 5мм.

Плотность линий: 1 линия \ 2мм.

Время смены кадра: 1 минута.

Продолжительность кадра: 5 минут.

Вид аппаратуры: Наземная

Введение

1.1 Классификация дисплеев.

Средства отображения текстовой и графической информации, называемой такжедисплеями, получили наибольшее распространение как оперативные устройствавывода данных индивидуального пользования.

Взависимости от направлений передачи потоков информации в системе ЭВМ-Устроиствоотображения информации- Оператор устройства визуальногоотображения информации можно разделить на диалоговые и пассивные.

К пассивным относятся устройства предназначенные для приёма,преобразования, визуализации сформированного в ЭВМ кадра информации и представленияеё оператору для принятия решения. При этом оператор не может изменять илиисправлять эти данные на экране индикатора и отсылать её обратно в ЭВМ. Такиеустройства называют устройствами вывода информации типа табло.

К диалоговым относятся устройства отображения информации,позволяющие оператору вести диалог с вычислительной машиной на уровнезрительных образов, то есть осуществлять редактирование информации на экране иотсылать отредактированную информацию на дальнейшую обработку.

Похарактеру отображаемой информации дисплеи делятся на алфавитно-цифровые и графические.

Алфавитно-цифровые предназначены для отображения информации записанной в текстовомформате, в заданном алфавите.

Графическиеустройствакроме текста позволяют формировать на экране произвольные кривые, диаграммы,схемы, рисунки, тексты и т.д.

По принципам формирования символов дисплеи устройства вывода информации делятсяна знакопечатающие и знакосинтезирующие.

В знакопечатающих дисплеях используется готовый наборзнаков, с помощью которых на экране формируется кадр информации(знакопечатающие ЭЛТ типа характрона и тайпотрона). Знакопечатающие дисплеиреализуются в основном на безе ЭЛТ и воспроизводят знак посредством перемещенияэлектронного луча по экрану лучевой трубки.

В знакосинтезирующихдисплеях используется методпостроения знака из элементов расположения знака, то есть синтез знака изотдельных дискретных элементов. В основу знакосинтезирующих дисплеях берётсяточечно-линейчатая (сегментная) структура. Устройства визуального отображенияданного типа строятся как на ЭЛТ, так и на дискретных индикаторных элементах.

По средствам индикации дисплеи подразделяются на устройства использующие ЭЛТпрямого видения, газоразрядные приборы, жидкокристаллические индикаторы,вакумно-люминисцентные приборы и др.

По способу формирования изображения на экране индикатора дисплеи делятся на растровыеифункциональные.

В растровых дисплеях осуществляется сканирование поляэкрана индикатора, изображение на котором формируется путём последовательногозадания яркости точек растра в соответствии с экспонируемым изображением.

Вфункциональныхустройствах отображения (строятся восновном на ЭЛТ) для построения изображения, используются напряженияопределённой формы, которые одновременно воздействуют на вертикальную игоризонтальную систему отклонения луча и перемещают электронный луч по контуруотображаемого символа.

1.2 Основные техническиехарактеристики дисплеев.

В состав современной аппаратурыотображения информации, работающей совместно с ЭВМ, входят дисплеи как универсального,так и специализированного типа. К каждому типу дисплеев предъявляются своиспецифические требования. Однако данный класс периферийных устройств имеетобщие технические характеристики, к которым можно отнести:

Быстродействие,точность, информационную ёмкость, разрешающую способность, контраст, цветностьизображения, надёжность.

Быстродействиедисплея характеризует скорость приёма,отображения и смены информации на экране индикатора. Оно определяется такимипараметрами, как время воспроизведения знака, произвольной линии, времявоспроизведения кадра, время обновления данных. Под временем воспроизведениязнака понимается интервал времени, измеряемые от момента поступления кода знака, до момента его формирования в заданном месте экрана индикатора. Еговремя определяется функциональным назначением дисплея, типом применяемогоиндикатора и внутренней организацией устройства. Время воспроизведения кадраопределяет скорость заполнения индикатора знаками или графическими элементами.В дисплеях, использующих индикаторные элементы, которые требуют еёпериодической регенерации на экране, время воспроизведения не превышает 30 мс,что позволяет избежать эффекта мерцания изображения. Временем обновленияданных называется время от момента поступления данных на вход дисплея, домомента их отображения на экране монитора. Это время складывается из времениприёма данных из ЭВМ, времени их обработки в устройстве, времени формированиякадра информации на экране.

Точность отображения является одной из важных характеристикдисплея (особенно графического типа), поскольку устройство должно обеспечитьоператору возможность уверенного использования полученных результатов без

дополнительнойих обработки. Воспроизводимая информация должна точно соответствовать входнымзначениям.

Разрешающая способность характеризуется технической способностьюустройства к воспроизведению мелких, близко расположенных друг к другудеталей изображения. Для количественной оценки разрешающей способностииспользуется число линий, располагающихся на расстоянии 1мм или 1 см. Знаявысоту знака, можно вычислить его ширину, толщину контура, а также расстояниемежду знаками: ширина знака должна составлять 3\5 высоты, толщина 1\8 высоты, арасстояние между знаками 1\2 ширины знака.

Информационной ёмкостьюдисплея называется максимальноеколичество информации, которое может быть отображено на экране. В общем случае,когда информационные поля, закреплённые за отдельными участками экрана,используют различные алфавиты. Информационную ёмкость дисплея можно выразитьсоотношением:

N-информационная ёмкость, [Бит];

N=å n1log1mi

I=1

Где: n1-общее числоодновременно отображаемых символов i-го алфавита в пределахинформационного поля.

k-количестворазличных алфавитов, используемых в данном информационном поле.

m1-длина i-гоалфавита.

Надёжностьдисплея определяется вероятностью сохранения основныхпараметров в заданных пределах в течении требуемого интервала времени.

Устройство отображения информации представляет собойсложную систему, одним из звеньев которой является человек. Поэтому надёжностьоператора во многом определяет и надёжность всей системы. Под надёжностьюоператора понимается его способность выполнять возложенные на него функци призаданных условиях работы.

При оценке надёжности системы “ оператор-дисплей”

используютпоказатель эффективности функционирования Ес,характеризующий степень приспособленности системы к правильному приёмуинформации. Расчёт показателя Ес, осуществляется согласно выражению:

Ес(0, t)=åVPj[Pjte/>/>+å(CN)/>е/>(1-L)/>]*

*[Pj(l )t(1-е/>)+/>[Pj(0)[1-(1+lt)e/>]]];

где:

Ес(0, t)-показатель эффективностифункционирования системы в интервале времени от 0 до 1;

V-количество поступающей на дисплей информации вединицу времени;Pj-вероятность поступления на вход дисплея J-йкодовой комбинации;

Pj(0)-вероятностьправильного считывания оператором j-й кодовой комбинации, если завремя не было отказа ни одного элемента;

е-интенсивность отказов элементов дисплея;

N-число элементов индикации в дисплее;

СN=n*log2R\T-пропускнаяспособность оператора;

n-числоправильно считанных знаков;

Т-время экспозиции всейпоступившей на экран дисплея информации;

R-длина алфавита(число возможных кодовых комбинаций);

Pj(1)-вероятность правильного считывания оператором j-йкодовой комбинации, если за время t произошёл один отказ одного элементасистемы;

Указанное выражение справедливо если:

Всеэлементы равнонадёжны, отказы элементов равнослучайны и независимы,последовательность отказов элементов индикации не влияет на вероятностьправильного считывания j-й кодовой комбинации при отказе любого из элементов.

Яркостный контраст– параметр, определяющий отношениеяркостей изображения и фона. На практике различают прямой и обратный яркостныеконтрасты.

Прямойяркостный контраст характеризует тёмное изображение на светлом фоне, т.е.

КПР=(Вф-ВИ)\ВФ;

где : ВФ-яркость фона;

ВИ-яркость изображения;

Обратный яркостный контраст характеризует светлоеизображение на тёмном фоне, т.е.

КОБР=(ВИ-ВФ)\ВИ;

Внекоторых случаях пользуются понятием контрастности К, определяемым какотношение яркости изображения (фона) к яркости фона (изображения) т.е.

К=ВИ\ВФ при ВИ>ВФ

К=ВИ\ВФ при ВФ>ВИ

Область применения алфавитно-цифровых дисплеев очень широка и охватывает всесферы использования вычислительных комплексов. Это наиболее распространённый,массовый и доступный вид устройства отображения информации при её вводе, выводеи редактировании.

2.1 Расчётно-теоретическая часть.

Уровень интеллектуальностиопределяется набором системных функций, которые реализованы в самом дисплее. Впростом дисплее аппаратно реализуется ограниченный набор функций поотображению, хранению, редактированию и вводу- выводу данных. Такие диплеивыпоняются в качестве специализированных УВВ различного применения. Поэкономическим и эксплуатационным соображениям целесообразно использовать один дисплей для отбражнния цифровой и графическои информации. В графическихдисплеях принято поэлементное управление изображением, что требует большегообьёма памяти и средств быстрого обмена данными между памятью и экраном.

/>/>

Буферная

Память 2

Счётчик

Адреса 2

Выходной триггер

/>/>/> Вых.

/>/>/>/> Вид.

Вход

Блок управления /> Сброс . Кадровый имп.

/> Ввод1 Строчный имп.

/> Ввод2 30 30.8 МГц

Рис. 1. Структурная схема устройства вывода.

Часто требуется отображение одного графика.С помощью устройства (рис.1) можно организовать отображение графическойинформации на алфавитно- цифровом дисплее.

Размер графического изображения выбран 256*800элементов. Тактовое время растровых точек составляет 65 нс. Время цикласчитывания применяемых в буферной памяти микросхем серии К541 равно 120 нс,поэтому буферная память организована в виде двух блоков, работающихпопеременно через один такт. Информация, поступающая из буферной памяти,сравнивается с номером строки, и при равенстве кодов сигнал с выходного тригеравысвечивает элемент изображения на мониторе. Устройство имеет два режима: вводинформации в буферную память и вывод информации на монитор. Блок управленияопределяет режим устройства.

Режим работы определяетсяпереключателем или триггером D3микросхемы У7 (рис.2). Когда переключатель находится в положении ”Графический” илив D3 занесена

“ лог.1”,устройство выводит информацию из буферной памяти на монитор. При положении “ Цифровой” илив триггер D3 занесён “ лог.0”устройство находится в режиме ввода информации в буферную память. Триггер D3 сбрасывается переключателем либо импульсом “ Сброс”.

По сигналу “ Ввод 2” информация со входа

ДА1…ДА010передаётся в счётчик адреса 1 и 2, а также в триггеры D2, D3 микросхемыУ7. Триггер D2 выбирает буферную память 1 или 2, информация вкоторую записывается по сигналу “Ввод 1”. Длясохранения служебной строки при графическом отображении растр сдвигается на 29строк с помощью дешифратора У20. При этом происходит излом растра

(рис.3), что необходимо учитывать при вводе информации в буферную память.

Рис.3. Растр, формируемый при графическом отображении

Растрначинает формироваться на мониторе, когда счётчик строк ( микросхемы У21, У22 )имеет значение 29, после прихода кадрового синхронизирующего импульса ( рис 4).

Для установки адреса первой ячейки буферной памяти необходимо в счётчикиадресов занести код 777, а триггер D2 установить в положение “ лог.1”.

Адрес второй ячейкисоответствует “ лог. 1” втриггере D2. Следующие два адреса ячеек буферной памятисоответствуют коду 000 в счётчиках адресов и определяются триггером D2. Адреса ячеек буферной памяти задают, наращивая код счётчиков адресов наединицу.

Разработанноеустройство может использоваться для работы с любой IBM совместимойЭВМ, может подключаться с помощью стандартного интерфейса типа шины ISA начастоте 14.3 МГц и расположено в свободном слоту. Для функционированияустройства устанавливаются адреса: 177570 для ввода кода в триггеры D2, D3, исчётчики адресов; 177572 для ввода информации в буферную память.

Адрес ячейки буферной памяти принял последнее значение

/>/>/>/>

От числа 29 вычесть код отображаемой информации

Установка следующего адреса ячейки буферной памяти

Код отображаемой информации

> 29

От числа 256 вычесть код отображаемой информации

Результат занести в буферную память

/>/>/> Нет Да Нет Да Да Конец ввода

Рис. 4. Блок- схема занесения информации в буфернуюпамять.

Сигнал “ Ввод 1”формируется при обращении микро ЭВМ по адресу177570, “ Ввод 2” по адресу 177572.

Строчный и кадровый импульсы подаются с платы генератора символов дисплея. Тактирующийсигнал 30.8 МГц поступает с микропрограмного устройства через высокочастотныесоединители. Видео выход подключён через соединители к выводу 1 микросхемы D11,платы генератора символов. Соединение между выводами 1, 2, 4, 5, и 9, 10. 12,13, микросхемы D11 при этом разрывается.

2.2 Программа пересылки информации из микро ЭВМ в буферную областьдисплея.

В R2 задаётсяначальный адрес выводимого массива.

MOV # 1776, R4 MOV # 177570, R0

MOV # 177572, R1

M3: MOV R4, (R0)

MOV (R2)+, R5

CMP # 35, R5

BHIM1

MOV # 435, R3

BRM2

M1: MOV 35, R3

SUB R5, R3

M2: MOV R3, (R1)

INCR4

CMP #2775, R4

BNE M3

HALT

Программа, обеспечивающая вводотображаемой информации в устройство, размещается начиная с ячейки по адресу1000.

Вывод.

В результате выполненной курсовой работы, быларазработана структурная схема устройства вывода на экран. На основе структурнойсхемы спроектирована принципиальная электрическая схема, с теоретическимпредставлением растра формируемого изображения. По полученным данным выведеналгоритм занесения информации в буферную память устройства, и написана минипрограмма на языке АССЕМБЛЕР МАКРО-11 для пересылки информации в буфернуюобласть дисплея.

Работыпо выполнению курсового проекта велись с применением ЭВМ типа IBM PC.Использовались инструменты входящие в пакет MS Office 97, атакже использовалась система автоматизированного проектирования ACCEL EDA 15.

Полученызначительные навыки и практика по выполнению проектировочных работ в данномнаправлении.

Оглавление

1. Заявка на разработку.

2. Техническое задание.

3. Введение.

4. Расчётно- теоретическая часть.

5. Вывод.

Используемая литература:

1. Методические указания по курсовомупроектированию.

ИздательствоМЭИ, 1991.

2. Микропроцессорныесредства и системы. Издательство

“ Учебный центр “, 1988.