Проектирование блока буферной памяти (стр. 2 из 4)

Выделенные синхроимпульсы подаются в блок управления вводом информации и используются в дальнейшем для тактирования работы устройства при вводе информации. Выделенный видеосигнал подается на аналого-цифровой преобразователь параллельного действия.

Блок АЦП оцифровывает выделенный видеосигнал. Полученное значение яркости записывается в блок буферной памяти.

По окончании ввода данных в ББП выполняется их передача в ЭВМ. Управление устройством при этом режиме работы осуществляется программным обеспечением ЭВМ (драйвером устройства)

Для представления изображения в виде “по сечениям” используется блок выделения сечений.

Блок управления формирует тактовые импульсы и управляющие последовательности. При вводе информации блок управления генерирует последовательность адресов, по которым необходимо осуществить запись в ББП.

Т.о. необходимо предусмотреть два режима работы устройства:

1. Режим ввода информации с ПТУ;

2. Режим передачи информации в ЭВМ.

В режиме ввода информации управление осуществляется блоком управления. В режиме передачи данных устройством будет управлять ЭВМ.

3 Разработка функциональной схемы

На основании полученной структурной схемы устройства разработаем его функциональную схему. Определим входные и выходные сигналы для блоков и опишем их назначение.

Блок селекторов должен выполнять функцию выделения из полного телевизионного сигнала кадрового, строчного и тактового синхроимпульса, а также видеосигнала.

На вход блока подается:

1. Полный видеосигнал от ПТУ - Video.

На выходе:

1.Кадровый синхроимпульс – КСИ ;

2.Строчный синхроимпульс – ССИ;

3. Видеосигнал – Video.

Блок АЦП выполняет оцифровку выделенного аналогового видеосигнала.

На вход блока подается:

1. Видеосигнал – Video.

На выходе:

1.Оцифрованный видеосигнал – DVideo[0..2].

В качестве АЦП применим блок из трёх компараторов (рис2). Это просто и не дорого. На вход подаётся видео сигнал,а с выходов снимаются сигналы одного уровня, логической еденицы, именуемый «код Джонсона».

Блок буферной памяти предназначен для хранения информации об изображении. Для хранения изображения в ББП каждый элемент кодируется 1-м битом. Организация памяти – 128К x 3.

На вход блока подается:

1.Оцифрованный видеосигнал – DVideo[0..2];

2.Адрес текущей ячейки – Adr[0..13];

3.Управляющий сигнал чтение/запись – W/R;

На выходе:

1.Оцифрованный видеосигнал – DVideo[0..2].

Блок управления предназначен для формирования управляющих сигналов.

На вход блока подается:

1.Кадровый синхроимпульс – КСИ ;

2.Строчный синхроимпульс – ССИ;

3.Сигнал запуска – Пуск;

4.Сигнал сброса – Reset;

5.Сигнал CS от ЭВМ.

6.Сигнал сброса – Reset;

На выходе:

1.Тактовый синхроимпульс – СИ;

2.Адрес для ББП – Adr[0..13];

3.Управляющий сигнал чтение/запись для ББП– W/R;

4.Управляющий сигнал CS для ББП.

5.Сигнал начала кадра НК

6.Сигнал начала строки НС

7.Сигнал конца строки КС

8.Сигнал окончания ввода изображения – Ready.

Функциональная схема устройства приведена на рис. 3.

МБУ – местныйблок управления управляет работой остальных блоков устройства. Рассмотрим структурные части, необходимые в МБУ. Для синхронизации и управления устройством используются сигналы КСИ и ССИ, входящие в ПТС. Для их выделения необходим селектор синхроимпульсов (СС), основа которого– аналоговая микросхема. Для запуска устройства необходим некий сигнал, вводим еще один модуль – модуль формирования сигнала начала рабочего кадра (НК). Также необходим модуль формирующий сигналы управления для АЦП и ББП.

По вертикали телевизионный кадр содержит 625 строк, из них 47 строки генерируются во время КГИ. В пределах кадра используем 512+47=559 строк. Неиспользуемые 625-559 =66 строк располагаем по периферии кадра сверху и снизу, для формирования наиболее устойчивой рабочей области.

За начало отсчета кадра примем момент совпадения выделенных из ПТС КСИ и ССИ. Учитывая неиспользуемые строки и строки, совпадающие с действием КГИ за начало рабочего кадра выберем начало 32 строки от момента совпадения КСИ и ССИ.

Для обеспечения работы устройства ввода визуальной информации в тактах телевизионной камеры необходимо синхронизировать начало импульсной последовательности частоты 10 МГц строчными синхроимпульсами. На время обратного хода строчной и кадровой разверток блокировать работу устройства ввода-вывода

Формирование сигнала НК происходит по схеме 1. КСИ устанавливает триггер в единицу, сигнал с прямого выхода триггера открывает с одной стороны вентиль. С другой стороны вентиля открывается ССИ, и сигналы подаются на вход делителя. С выхода делителя появится 32-ой ССИ, который используется как импульс НК. Этот сигнал опрокинет триггер в нулевое состояние, прерывая счет числа строк.

Схема1.

Так как считывается только 512 строк с момента подачи импульса НК, следовательно, необходимо разрешить работу преобразователя только в этот момент времени, для этого нужно сосчитать 512 строк, но разрешение преобразователя 64х512, следовательно считываться будет только одна строка из четырёх, в течение только первого полукадра, для этого применяется схема, аналогичная первой, но с делителем на 4. Для формирования импульса завершения работы устройства используется делитель на 64.

Для тактирования устройства необходима последовательность сигналов частоты 10 МГц. Для синхронизации работы ПТУ используют ГТИ с частотой 1 МГц. Целесообразно выбрать частоту ГТИ, равную 10МГц для тактирования устройства (ТИ1), а путем деления на 10 получить последовательность импульсов частоты 1МГц (ТИ2), подаваемую на передающую телевизионную установку.

Импульс управления (ИУ) должен запускать АЦП для преобразования аналогового сигнала в цифровой вид. разрешение имеет преобразователь, поэтому необходим счетчик на 512, который будет сбрасывать в 0 триггер после преобразования очередной строки (при этом формируется сигнал конец строки(КС)). Установка триггера(Т) в 1 производится сигналом НС(начало строки). АЦП будет преобразовывать видеосигнал в цифровой вид при подаче тактовых импульсов ТИ1 и наличии единицы на выходе триггера Т. Схема имеет следующий вид

Так же можно с этого же счётчика использовать адресную шину младших разрядов ОЗУ во время записи. Этим самым экономим на лишних элементах.

Чтение из памяти производится во время прохождения второго полукадра. При этом управление адресной шиной будетосуществляться ЭВМ.

4 Выбор элементной базы

Для построения устройств автоматики и вычислительной техники широкое применение находят цифровые микросхемы серии К155, которые изготавливают по стандартной технологии биполярных микросхем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Имеется свыше 100 наименований микросхем серии К155. При всех своих преимуществах - высоком быстродействии, обширной номенклатуре, хорошей помехоустойчивости - эти микросхемы обладают большой потребляемой мощностью. Поэтому им на смену выпускают микросхемы серии К555, принципиальное отличие которых - использование транзисторов с коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шоттки. В результате транзисторы микросхем серии К555 не входят в насыщение, что существенно уменьшает задержку выключения транзисторов. К тому же они значительно меньших размеров, что уменьшает емкости их р-n-переходов. В результате при сохранении быстродействия микросхем серии К555 на уровне серии К155 удалось уменьшить ее потребляемую мощность примерно в 4...5 раз.

Для реализации устройства будем использовать серию К555.

В 555 серию входят различные логические элементы общим числом 98 наименований. Их назначение заключается в построении узлов ЭВМ и устройств дискретной автоматики с высоким быстродействием и малой потребляемой мощностью.

Для построения принципиальной схемы будем использовать следующие элементы:

1.Счетчики К555ИЕ7;

2.Мультиплексоры К555КП11;

3.Микросхемы памяти К132РУ6;

4.Триггер К555ТМ2;

5.Логические элементы 4-И К555ЛН1;

6.Логические элементы 2-И – К555ЛИ1;

6.Выбор блока питания

Определим потребляемую мощность устройства. Данные по потребляемой мощности элементов приведены в таблице 2.

Таблица 2

№	Элемент	Кол-во	Pпотр, мВт	∑ Pпотр
1	К555ИЕ7	6	2	12
2	К555КП11	5	2	10
3	К555ЛИ1	3	2	6
4	К555ЛН1	5	2	10
5	К555ТМ2	1	2	2
6	К132РУ6	24	400	9,6вт
Всего:			9,7вт

Получили, что потребляемая мощность устройства равна 9,7Вт. Необходимое напряжение питания 5 В. Для работы устройства предусмотрим двойной запас по выходной мощности блока питания. Соответственно требуется блок питания мощностью 20Вт, и выходной силой тока 1А

Для борьбы с помехами в цепь питания включим конденсаторы. З конденсатора номинальной емкостью 0.1 мкФ и три конденсатора емкостью 10 мкФ.