Автомобильная система видеонаблюдения (стр. 2 из 15)
Запишем матрицу параметров:
Параметры в матрице X должны соответствовать такому виду, чтобы большему значению параметра соответствовало лучшее качество ИС. Параметры, не удовлетворяющие такому условию (IПОТ, ЕП) пересчитываются по такой формуле:
,(4.1)Пересчитав эти параметры, получаем такую матрицу Y:
После этого параметры матрицы Y нормируют по такой формуле:
, (4.2)В результате нормирования получим матрицу A (в ней есть обязательно хотя бы один нуль). Матрица А имеет такой вид:
Для обобщенного анализа системы параметров элементов вводят оценочную функцию:
,(4.3)где
(см. таблицу 3.1).Определим эти оценочные функции (приведем их в матричном виде):
По полученным значениям оценочной функции можно сказать, что микроконтроллер ATmega1281(Atmel) наилучший из всех рассматриваемых (ему соответствует минимальное значение оценочной функции). Его и будем применять в схеме.
4.3 Выбор видео декодера
Выполним сравнение микросхем и осуществим выбор наиболее подходящего для условий, заданых в ТЗ. К рассмотрению приняты такие параметры как:
- количество обрабатываемых сигналов;
- потребляемый ток;
- максимальное напряжение питания.
Наиболее распространенными видеодекодерами с необходимыми параметрами являются:
· SAA7111A
· SAA7144HL1
· ADV7180
Параметры этих микросхем приведены в таблице 3.2
Таблица 4.2
Параметры выбираемых микросхем. [4]
| Датчик температуры | Параметры | ||
| Кол-во обр. сигналов | IПОТ, мА | |ЕП|, В | |
| SAA7111A | 1 | 75 | 3.3 |
| SAA71144HL1 | 4 | 300 | 3.3 |
| ADV7180 | 1 | 75 | 3.3 |
| Весовой коэффициент bi | 0,5 | 0,1 | 0,4 |
Необходимо выбрать одну из этих микросхем, причем наиболее подходящую. Для этого воспользуемся методом выбора элементов по матрице параметров.
Запишем матрицу параметров:
Параметры в матрице X должны соответствовать такому виду, чтобы большему значению параметра соответствовало лучшее качество ИС. Параметры, не удовлетворяющие такому условию (IПОТ, ЕП) пересчитываются по формуле (4.1).
Пересчитав эти параметры, получаем такую матрицу Y:
После этого параметры матрицы Y нормируют по формуле (4.2).
В результате нормирования получим матрицу A (в ней есть обязательно хотя бы один нуль).
Матрица А имеет такой вид:
Для обобщенного анализа системы параметров элементов вводят оценочную функцию, рассчитываемую по формуле (4.3):
Определим эти оценочные функции (приведем их в матричном виде):
По полученным значениям оценочной функции можно сказать, что микросхема видеодекодера SAA7144HL1 наилучшая из всех рассматриваемых (ей соответствует минимальное значение оценочной функции). Её и будем применять.
Остальные элементы принципиальной схемы выбираются аналогичным образом.
4.4 Выбор стабилизатора напряжения
Также нам необходима микросхема стабилизации напряжения. Выполним сравнение микросхем и осуществим выбор наиболее подходящих для наших условий. К рассмотрению приняты такие параметры как:
- максимальный выходной ток ток;
- максимальное напряжение питания.
- отклонение выходного напряжения он номинального
- количество выовдов
Параметры этих микросхем приведены в таблице 4.4.
Таблица 4.4
Параметры выбираемых микросхем.
| Стабилизатор напряжения | Параметры | |||
| Количество выводов, N | Макс выходной ток Io/А | Макс напряжение питания Uo/В | Макс отклонение Uвых/В | |
| К1156ЕК5А | 5 | 3 | 40 | 0.2 |
| LM7805 | 3 | 1 | 20 | 0.25 |
| LM2596 | 5 | 3 | 40 | 0.25 |
| Весовой коэффициент bi | 0,1 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
При составлении таблицы использовались источники [3,4].
Наша задача выбрать одну из этих микросхем, причем наиболее нам подходящую. Для этого воспользуемся методом выбора элементов по матрице параметров. Запишем матрицу параметров:
Параметры в матрице X должны соответствовать такому виду, чтобы большему значению параметра соответствовало лучшее качество ИС. Параметры, не удовлетворяющие такому условию (N, Uвых,) пересчитываются по такой формуле:
, (4.1)Пересчитав эти параметры, получаем такую матрицу Y:
После этого параметры матрицы Y нормируют по такой формуле:
, (4.2)В результате нормирования получим матрицу A (в ней есть обязательно хотя бы один нуль).
Матрица А имеет такой вид:
Для обобщенного анализа системы параметров элементов вводят оценочную функцию:
, (4.3)при этом
(см. таблицу ).Определим эти оценочные функции (приведем их в матричном виде):
По полученным значениям оценочной функции можно сказать, что стабилизатор напряжения К1156ЕК5А наилучший из всех рассматриваемых (ему соответствует минимальное значение оценочной функции). Его и будем применять в качестве элемента схемы.
Остальные элементы принципиальной схемы выбираются аналогичным образом.
4.4 Выбор микросхемы памяти
Микросхема памяти должна обладать следующими характеристиками:
- иметь емкость для записи 30с видео материала с частотой кадров 25к/с, и разрешением 640 х 480 точек.
- иметь возможность циклической записи.
Таким требованиям отвечают микросхемы NAND Flash-памяти. Эти микросхемы имеют странично-блочную организацию и последовательный доступ к данным в пределах одной страницы. Такая организация больше всего подходит для хранения больших массивов данных, тем более что объем памяти этих микросхем достигает 8 Гбит (1 ГБайт). На основе этих микросхем построены все известные карты памяти. Объем памяти на один видео канал разрабатываемого устройства высчитывается по формуле
где:
Sкадра – размер кадра;
Iцветн – количество бит цветности;
Nк/с – количество кадров в секунду;
t– общие время записи;
Y ≈ 230 Мбайт
Наиболее распространенные микросхем емкостью 2Гбита, (256Мбайт) производят фирмы Samsung и Hynix. Samsung микросхема К9F2G08U0A, и Hynix-микросхема HY27UF082G2M. Обе микросхемы являются абсолютно идентичными по своим характеристикам, поэтому выбираем микросхему с наиболее приемлемой ценой фирмы Hynix.
5. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ
Схема электрическая принципиальная устройства автомобильной системы видео наблюдения ДК31.424313.001 Э3 должна выполнять все функции, изложенные в техническом задании к данной работе. Исходя из этого просматриваются некоторые блоки, выполняющие свои функции и находящиеся во взаимосвязи между собой.
Основой устройства является микроконтроллер ATmega1281 фирмы «Atmel». Для оцифровки видео сигналов используется 4-х канальный видеодекодер SAA7144HL1. Устройство питается от внешнего нестабилизированного источника питания постоянного тока +12В номинальным током не менее 0,5А.
5.1 Схема питания
Схема питания выполнена на стабилизаторах напряжения К1156ЕК5 (DA1), который преобразовывает напряжение «плюс 12В» в напряжение «плюс 5В», и стабилизаторе IRU1117-33 который преобразовывает напряжение «плюс 5В» в напряжение «плюс 3,3В». Также в схему питания включен конденсатор C1,C29, C30, C31 для борьбы с высокочастотными и низкочастотными помехами.
5.2 Оцифровка видеосигнала
Оцифровка видео сигнала будет производиться с помощью 4-х канального видеодекодера SAA7144HL1. Поскольку видеокамеры будут расположен за пределами печатной платы, то количество проводников подключаемых к ним должно быть минимальным. Данный видеодекодер отвечает таким требованиям и при подключении используется по одной линии на канал. Для нормальной роботы видеодекодера необходим кварцевый резонатор.