2 Разработка структурной схемы
Процесс разработки любых устройств и систем содержит стадии теоретического и практического проектирования. На высшем уровне которого используется наименее детализированное представление, отражающее только самые общие черты и особенности системы.
Для разработки структурной схемы и определения основных технических характеристик на этапе схемотехнического проектирования определим основные блоки устройства, технические характеристики, а также опишем общий алгоритм работы устройства.
Съем информации осуществляется с помощью стандартной промышленной телевизионной установки (ПТУ). Поле M на N элементов. Число градаций яркости 3.
Важнейшей частью современных систем управления и обработки информации, систем автоматического проектирования, а также систем автоматической идентификации людей по биометрическим признакам, являются устройства ввода в ЭВМ визуальной информации и устройства ее отображения.
Обычно такие системы имеют в своем составе устройство воспринимающее информацию об исследуемом объекте, блок регистровой памяти, служащий для записи и хранения информации в режимах работы воспринимающего устройства с последующей перезаписью информации в память ЭВМ.
В настоящее время складывается тенденция освобождать центральные ЭВМ от управления сложными внешними устройствами, которые способны самостоятельно решать ряд задач и строятся по двум наиболее рациональным с технической точки зрения схемам построения: устройства подчиненного цикла и как устройства автономного цикла. В курсовом проекте целесообразно разработать устройство автономного цикла, для того, чтобы не загружать ЭВМ выполнением задач управления устройством.
Такое устройство можно подключить к одному из каналов ввода-вывода ЭВМ и оно будет работать как обычное внешнее устройство.
Правда создание устройства подчиненного цикла требует значительного усложнения устройства.
На существующем уровне развития техники можно считать целесообразным физическое разделение этапов, реализуемое в устройствах автономного цикла. При этом устройство будет связано с ЭВМ только типом промежуточного носителя информации и структурой ее записи. В процессе ввода и анализа изображения ЭВМ не взаимодействует с устройством, что значительно повышает эффективность использования машинного времени. Их взаимодействие начинается только при окончании занесения информации в буферный блок памяти устройства.
Рассчитаем основные характеристики разрабатываемого устройства.
Телевизионный растр, образованный линейной прогрессивной разверткой, при которой полный растр за один период кадровой развертки Тк, создается одновременный движением луча по горизонтали вдоль оси X и по вертикали, вдоль оси Y. Отклоняющие сигналы формируются генераторами строчной и кадровой разверток, входящими в состав устройства управления приемником типа ТВ.
Каждая строка по горизонтали, в соответствии с заданием разбивается на N - элементов (точек), а каждый столбец по вертикали - на M элементов. В результате информацию получаем о NxM элементах поля изображения. Соответственно объем ББП должен составлять 256х512 ячеек.
Параметры устройства: Тк - время кадра, Тк = 20 мс. Так как появление изображения асинхронно, то время записи ограничено пределами одного кадра.
Длительность строки 50 мкс, время обратного хода луча 14 мкс. Вдоль строки расположено 512 элементов, т.е. время обработки одного элемента tобр.э:
Частота смены элементов:
Требуемый объем памяти на одно изображение: 128К x 3.
За время обработки одного элемента при вводе визуальной информации необходимо реализовать следующие основные функции: из полного телевизионного сигнала выделить и сформировать видеосигнал. Преобразовать амплитуду сигнала в цифровой код, записать цифровой код в блок буферной памяти.
Так как время обработки одного элемента 0,1 мкс, при использовании памяти статического типа нет необходимости использовать промежуточный регистровый накопитель, т.к время доступа к ячейке памяти значительно меньше.
Структурная схема устройства приведена на рисунке 1.
Опишем алгоритм функционирования устройства.
Сигнал, поступающий от устройства ввода изображения содержит в себе следующую информацию: синхроимпульсы (кадровый, строчный) и видеосигнал. Для их выделения из полного телевизионного сигнала используется блок селекции сигналов.
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.