Реферат: Устройство вывода на экран

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

Российский Государственный Технологический Университетимени 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

1

Заявка на разработку

Рассчитатьвременные диаграммы и количество элементов на экране телевизионногографического дисплея. Привести структурную схему контролера, временные диаграммыи протокол обмена, рисунок фрагмента экрана, общий вид устройства вывода,расчёты и их результаты.

                                                          

2

Техническое задание

Типдисплея:                             Телевизионный графический.       

Видинформации:                     Алфавитно-цифровая. 

Объёминформации кадра:      1страница текста.

Высотасимвола:                      Высота символа 5 мм.

Плотностьлиний:                    1 линия 2мм.

Времясмены кадра:                  1 минута.

Продолжительностькадра:      5 минут.

Видаппаратуры:                        Наземная

3

Введение

1.1<span Times New Roman"">        

Классификация дисплеев.

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

В зависимости от направлений передачи потоков информации в системе ЭВМ-Устроиство отображенияинформации-        Оператор устройствавизуального отображения информации можно разделить на диалоговые и пассивные.

            К пассивным  относятся устройства предназначенные дляприёма, преобразования, визуализации сформированного в ЭВМ кадра информации ипредставления её оператору для принятия решения. При этом оператор не можетизменять или исправлять эти данные на экране индикатора и отсылать её обратно вЭВМ. Такие устройства называют устройствами вывода информации типа табло.

             К диалоговым относятсяустройства отображения информации, позволяющие оператору вести диалог свычислительной машиной на уровне зрительных образов, то есть осуществлятьредактирование информации на экране и отсылать отредактированную информацию надальнейшую обработку.

 По характеруотображаемой информации дисплеи делятся на          алфавитно-цифровые и графические.

            Алфавитно-цифровые предназначены для отображения информации записаннойв текстовом формате, в заданном алфавите.

            Графическиеустройства кроме текстапозволяют формировать на  экранепроизвольные кривые, диаграммы, схемы, рисунки, тексты и т.д.

4

            По принципам формирования символов дисплеи устройства вывода информацииделятся на знакопечатающие и знакосинтезирующие.

             В знакопечатающих дисплеяхиспользуется готовый набор знаков, 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.

             Взнакосинтезирующих дисплеях используется метод построениязнака из элементов расположения знака, то есть синтез знака из отдельныхдискретных элементов. В основу знакосинтезирующих дисплеях берётсяточечно-линейчатая  (сегментная)структура. Устройства визуального отображения данного типа строятся как на  ЭЛТ, так и на дискретных индикаторных элементах.

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

            По способу формирования изображения на экране индикатора дисплеи делятсяна растровые и функциональные.

             В растровых  дисплеях осуществляетсясканирование поля экрана индикатора, изображение на котором формируется путёмпоследовательного задания яркости точек растра в соответствии с экспонируемымизображением.

             В функциональных устройствахотображения (строятся в основном на ЭЛТ) для построения  изображения, используются напряженияопределённой формы, которые одновременно воздействуют на вертикальную игоризонтальную систему отклонения луча и перемещают электронный луч по контуруотображаемого символа. 

   

   

                                                      

5

1.2<span Times New Roman"">        

Основные техническиехарактеристики дисплеев.

                 В состав современнойаппаратуры отображения информации, работающей совместно с ЭВМ, входят дисплеикак универсального, так и специализированного типа. К каждому типу дисплеевпредъявляются свои специфические требования. Однако  данный класс периферийных устройств имеетобщие технические характеристики, к которым можно отнести:     

Быстродействие, точность, информационную ёмкость,разрешающую способность, контраст, цветность изображения, надёжность.

                Быстродействие дисплеяхарактеризует скорость приёма, отображения и смены информации на экранеиндикатора. Оно определяется такими параметрами, как время воспроизведениязнака, произвольной линии, время воспроизведения  кадра, время обновления данных. Под временемвоспроизведения знака понимается интервал времени, измеряемые от моментапоступления кода  знака, до момента егоформирования в заданном месте экрана индикатора. Его время определяетсяфункциональным назначением дисплея, типом применяемого индикатора и внутреннейорганизацией устройства. Время воспроизведения кадра определяет скоростьзаполнения индикатора знаками или графическими элементами. В дисплеях,использующих индикаторные элементы, которые требуют её периодическойрегенерации на экране, время воспроизведения не превышает 30 мс, что позволяетизбежать эффекта мерцания изображения. Временем обновления данных  называетсявремя  от момента поступления данных навход дисплея, до момента их отображения на экране монитора. Это времяскладывается из времени приёма данных из ЭВМ, времени их обработки вустройстве, времени формирования кадра информации на экране.

                 Точность  отображения является одной из важныххарактеристик дисплея (особенно графического типа), поскольку устройство должнообеспечить оператору возможность уверенного использования полученныхрезультатов без

6

дополнительной их обработки.Воспроизводимая информация должна точно соответствовать входным значениям.

                   Разрешающая способностьхарактеризуется технической способностью устройства к воспроизведению мелких,близко расположенных друг к другу деталей  изображения. Для количественной оценки разрешающей способностииспользуется число линий,  располагающихся на расстоянии 1мм или 1 см. Зная высоту знака,  можно вычислить его ширину, толщину контура,а также расстояние между знаками: ширина знака должна составлять 35 высоты,толщина 18 высоты, а расстояние между знаками 12 ширины знака.

                   Информационной ёмкостью дисплея 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];

                                                                  k

N=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">å

   n1log1mi

                                                 I=1

                                   

                   Где:  n1-общеечисло одновременно отображаемых символов      i-го алфавита в пределах информационного поля.

                        

                              k-количество различныхалфавитов, используемых в данном информационном поле.

                                                 

                                                 m1-длинаi-го алфавита.

                 Надёжностьдисплея определяетсявероятностью сохранения основных параметров в  заданных пределах в течениитребуемого интервала времени.

7

                   Устройствоотображения информации представляет собой сложную систему, одним из звеньевкоторой является человек. Поэтому надёжность оператора во многом  определяет и надёжность всей системы. Поднадёжностью оператора понимается его способность выполнять возложенные на негофункци при заданных условиях работы.

                  При оценке надёжности системы“оператор-дисплей”

используют показатель эффективностифункционирования  Ес, характеризующий степеньприспособленности системы к правильному приёму информации. Расчёт показателя Ес, осуществляется согласновыражению:

                     

Ес(0, t)=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">å

VPj[Pjte<img src="/cache/referats/8347/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025"><img src="/cache/referats/8347/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026"><span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">å(CN)<img src="/cache/referats/8347/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">е<img src="/cache/referats/8347/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">(1-L)<img src="/cache/referats/8347/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029">]*

*[Pj(l )t(1-е<img src="/cache/referats/8347/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030"><img src="/cache/referats/8347/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031">[Pj(0)[1-(1+<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">l

t)e<img src="/cache/referats/8347/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1032">]]];

           

                 где:

Ес(0, t)-показательэффективности функционирования системы в интервале времени от 0 до 1;

V-количество поступающей надисплей информации в единицу времени;Pj-вероятность поступления на вход дисплея J-й кодовой комбинации;

Pj(0)-вероятность правильного считывания оператором j-йкодовой комбинации, если за время не было отказа ни одного элемента;

е-интенсивность  отказов элементов дисплея;

N-число элементов индикации в дисплее;

СN=n*log2RT-пропускная способностьоператора;

n-числоправильно считанных знаков;

Т-времяэкспозиции всей поступившей на экран дисплея информации;

8

R-длина алфавита (числовозможных кодовых комбинаций);

Pj(1)-вероятность правильногосчитывания оператором j-й кодовой комбинации, еслиза время t произошёл один отказ одного элемента системы;

               Указанное выражение справедливо если:

Все элементы равнонадёжны, отказы элементовравнослучайны и независимы, последовательность отказов элементов индикации невлияет на вероятность правильного считывания j-й кодовой комбинации приотказе любого из элементов.

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

Прямой яркостный контраст характеризует тёмное изображение на светлом фоне, т.е.

             

                   

КПР=(Вф-ВИ)ВФ;

                    где:    ВФ-яркостьфона;

                            ВИ-яркость изображения;

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

КОБР=(ВИ-ВФ)ВИ;

В некоторых случаях пользуются понятием контрастностиК, определяемым как отношение яркости изображения  (фона) к яркости фона (изображения) т.е.

К=ВИВФпри ВИ>ВФ

К=ВИВФпри ВФ>ВИ

                Область применения  алфавитно-цифровыхдисплеев очень широка и охватывает все сферы использования вычислительныхкомплексов. Это наиболее распространённый, массовый и доступный вид устройстваотображения информации при её вводе, выводе и редактировании.

9

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 использоватьодин  дисплей для отбражнния цифровой играфическои информации. В графических дисплеях принято поэлементное управление изображением, что требует большегообьёма памяти и средств быстрого обмена данными между памятью и экраном.

Счётчик

Адреса 1

Счётчик

строк

Буферная

Память 1

Схема

сравнений

<img src="/cache/referats/8347/image016.gif" v:shapes="_x0000_s1026 _x0000_s1027 _x0000_s1028 _x0000_s1029 _x0000_s1031 _x0000_s1032 _x0000_s1039 _x0000_s1041 _x0000_s1042 _x0000_s1043 _x0000_s1044 _x0000_s1045 _x0000_s1047 _x0000_s1049 _x0000_s1054 _x0000_s1055 _x0000_s1056 _x0000_s1057 _x0000_s1062 _x0000_s1064 _x0000_s1065 _x0000_s1066 _x0000_s1075">

<img src="/cache/referats/8347/image017.gif" v:shapes="_x0000_s1063"><img src="/cache/referats/8347/image018.gif" v:shapes="_x0000_s1048"><div v:shape="_x0000_s1035"> Буферная

Память 2

<div v:shape="_x0000_s1034"> Счётчик

Адреса 2

<div v:shape="_x0000_s1036">

Выходной триггер

                                                                                                          

<img src="/cache/referats/8347/image019.gif" v:shapes="_x0000_s1073"><img src="/cache/referats/8347/image020.gif" v:shapes="_x0000_s1072"><img src="/cache/referats/8347/image021.gif" v:shapes="_x0000_s1046">                                                                                                                         Вых.

<img src="/cache/referats/8347/image022.gif" v:shapes="_x0000_s1067"><img src="/cache/referats/8347/image023.gif" v:shapes="_x0000_s1068"><img src="/cache/referats/8347/image024.gif" v:shapes="_x0000_s1052"><img src="/cache/referats/8347/image025.gif" v:shapes="_x0000_s1051">                                                                                                                         Вид.

  Вход

 

<div v:shape="_x0000_s1037"> Блок управления

<img src="/cache/referats/8347/image026.gif" v:shapes="_x0000_s1069">   Сброс                                                                            .                Кадровый имп.

<img src="/cache/referats/8347/image027.gif" v:shapes="_x0000_s1076">                                                                                                                        

<img src="/cache/referats/8347/image028.gif" v:shapes="_x0000_s1070">  Ввод1                                                                                          Строчный имп.

<img src="/cache/referats/8347/image029.gif" v:shapes="_x0000_s1077">                                                                                                         

<img src="/cache/referats/8347/image030.gif" v:shapes="_x0000_s1071">  Ввод2                                                                                             30        30.8 МГц

<img src="/cache/referats/8347/image031.gif" v:shapes="_x0000_s1078">  

Рис.1. Структурная схема устройства вывода.

10

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

Размерграфического изображения выбран 256*800 элементов. Тактовое время растровыхточек составляет 65 нс. Время цикла считывания применяемых в буферной памяти микросхем серии К541 равно 120 нс, поэтомубуферная память организована в виде двух блоков, работающих попеременно  через один такт. Информация, поступающая избуферной памяти, сравнивается с номером строки, и при равенстве кодов сигнал свыходного тригера высвечивает элемент изображения на мониторе. Устройство имеетдва режима: ввод информации в буферную память и вывод информации на монитор.Блок управления определяет режим устройства.

                            Режим работы определяется переключателем илитриггером D3микросхемы У7  (рис.2). Когдапереключатель находится в положении”Графический” или в D3занесена

“ лог.1”,устройство выводит информацию из буферной памяти на монитор. При положении “ Цифровой” или втриггер D3 занесён “ лог.0”устройство находится в режиме ввода информации в буферную память. Триггер D3сбрасывается переключателемлибо импульсом “ Сброс”.

                             По сигналу “Ввод 2”информация со входа

ДА1…ДА010 передаётся в счётчик адреса 1 и 2, а такжев триггеры D2,D3  микросхемы У7. Триггер D2  выбирает буферную память 1 или 2, информацияв которую 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 вводеинформации в буферную память.

<img src="/cache/referats/8347/image033.jpg" v:shapes="_x0000_s1085">

11

         Рис.3.  Растр, формируемый приграфическом  отображении      

Растр начинает формироваться на мониторе, когдасчётчик строк ( микросхемы У21, У22 ) имеет значение 29, после приходакадрового синхронизирующего импульса ( рис 4 ).

                              Для  установки адреса первой ячейки буфернойпамяти необходимо в счётчики адресов занести код 777, а триггер D2установить в положение “ лог. 1”.                       

                              Адрес второй ячейкисоответствует “ лог.1”в триггере 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 на единицу.

Разработанное устройство может использоваться дляработы с любой IBM совместимой ЭВМ, может подключаться с помощьюстандартного интерфейса типа шины ISA  на частоте 14.3 МГц и расположено в свободномслоту. Для функционирования устройства устанавливаются адреса: 177570 для вводакода в триггеры D2, D3,  и счётчикиадресов;177572 для ввода информации в буферную память. 

12

Установка адреса первой ячейки памяти

<img src="/cache/referats/8347/image034.gif" v:shapes="_x0000_s1107 _x0000_s1119 _x0000_s1120 _x0000_s1126">

<img src="/cache/referats/8347/image035.gif" v:shapes="_x0000_s1135"><div v:shape="_x0000_s1111">

Адрес ячейки буферной памяти принял последнее значение

<img src="/cache/referats/8347/image036.gif" v:shapes="_x0000_s1134"><img src="/cache/referats/8347/image037.gif" v:shapes="_x0000_s1133"><img src="/cache/referats/8347/image038.gif" v:shapes="_x0000_s1132"><img src="/cache/referats/8347/image039.gif" v:shapes="_x0000_s1131"><div v:shape="_x0000_s1113">

От числа 29 вычесть код отображаемой информации

<img src="/cache/referats/8347/image040.gif" v:shapes="_x0000_s1122"><div v:shape="_x0000_s1112">

Установка следующего адреса ячейки буферной памяти

<div v:shape="_x0000_s1108">

Код отображаемой информации

> 29

<div v:shape="_x0000_s1109">

От числа 256 вычесть код отображаемой информации

<div v:shape="_x0000_s1110">

Результат занести в буферную память

<img src="/cache/referats/8347/image041.gif" v:shapes="_x0000_s1117"><img src="/cache/referats/8347/image042.gif" v:shapes="_x0000_s1118"><img src="/cache/referats/8347/image043.gif" v:shapes="_x0000_s1114">                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               Нет                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       Да                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          Нет                                                                                                                                                      Да                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        Да                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    </span