CRT字符图形显示电路设计报告.docx
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CRT字符图形显示电路设计报告.docx
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CRT字符图形显示电路设计报告
CRT字符图形显示电路设计报告
一、技术指标
1.整体功能要求
利用模拟示波器已有的X轴,Y轴和Z轴电路,在其屏幕(CRT)上显示要求的字符或者图形.
2.系统结构要求将欲显示的字符或者图形预先存在存贮器中,通过示波器将字符或图形信息分别加在示波器的X,Y和Z轴上,从而使示波器屏幕(CRT)上显示字符或图形.
3.电气指标
3.1X轴扫描电压为32个阶梯的锯齿波.
3.2Y轴为32个阶梯锯齿波,该锯齿波受X轴扫描锯齿波控制,即X轴每次扫描结束后,触发Y轴锯齿波上升一个阶梯.
3.3示波器荧光屏显现32*32=1024个光点,时钟频率应大于20KHz.
3.5每幅控制在30-40Hz以上.
4.设计条件
4.1电源条件:
±5V
4.2元器件范围
NE5551片,74LS041片,74LS1634片,DAC08322片,
28C641片,TL0841片,74LS1511片.
电阻:
1KΩ,20KΩ.5KΩ电位器.
电容:
0.01μF,6800PF.若干导线,面包板.
仪器仪表:
双路稳压源,示波器,计算机,编程器,万用表.
附加指标:
示波器显示屏显示64*64=4096个亮点,并输出四张图
二、整体方案设计
1.数据处理流程分析
采用模块化设计:
1.1时钟模块
时钟模块采用555定时器构成多谐振荡器来实现,向控制模块提供信号
1.2控制器模块
控制器模块向存储模块提供地址描扫,向D/A转换模块提供二进制数据.由4片74163和1片7404组成.
1.3D/A转换模块
D/A转换模块主要向示波器X,Y提供阶梯信号,由2片DAC0832和1片运方TL084组成
1.4存储模块
存储模块用于存储所要显示的图片信息,并输出信号到示波器的Z轴.由1片24C64存储信息和1片74151选择控制输出到Z轴的信号.
2.整体方案
2.1方案一:
在屏幕上显示32*32点阵,顺序循环输出4张风车图形,只需控制器的第4片74163的输出端QC,QD接28C64的地址端A10,A11.
2.2方案二:
在屏幕上显示64*64点阵,顺序循环输出4张图片,
3.整体广框图级原理
三、单元电路设计
1.时钟电路设计
时钟信号采用555定时器构成多谐振荡器来实现。
由技术要求时钟频率应大于等于20KHz,即周期小于等于50μF。
RA和RB是外接定时电阻,C是外接定时电容,改变RA、RB或C就可以调节时钟振荡频率级时钟信号的占空比。
多谐振荡器的周期为
T1=0.7(RA+RB)C,
T2=0.7RBC,
T=T1+T2=0.7(RA+2RB)C
选取RA=1KΩ,C=6800pF,C1=0.01μF,RB为5KΩ的电位器,则
T=0.7(RA+2RB)C=(4.75~5.3)μS
满足指标要求,时钟电路如图:
2.控制器的设计
控制器由集成二进制计数器74163构成,计数器的作用是向EEPROM存储器提供所需要的地址扫描,向D/A转换器的输入端提供二进制数据,同时又向74151提供地址扫描,用于选择28C64的输出.EEPROM存储器使用了1024bit即1K空间的容量,地址线10根,两片D/A转换器各用了5根,因此一幅自动切换的画面要4片74163,前3片用于向D/A转换器的输入端提供二进制数据和向EEPROM存储器提供所需要的地址扫描,第4片用于向74151提供地址扫描,在前一片74163输入到下一个74163的CP的信号后加一反相器7404.控制电路如图所示:
3.X、Y轴输入信号的产生电路设计
X、Y轴信号是示波器水平偏转板上的扫描电压信号,而Y轴信号是示波器垂直偏转板上的扫描电压信号。
它们分别由D/A转换器DAC0832及运放来实现。
DAC08832
(1)将A0~A5二进制数据信号转换为阶梯波电压,即X轴64阶梯的锯齿波扫描电压;DAC0832
(2)将A6~A10二进制数据信号转换为阶梯波电压,即Y轴64阶梯的锯齿波扫描电压。
电路图如图所示
4.存储器电路设计
存储器的地址输入端,采用的是D/A转换的数字量输入端的12根地址线,分屏显示图形用74151数据选择器选择28C64的Io0~Io7输出.存在EEPROM28C64内的图形数据在控制器作用下不断地读出,经74151选择输入示波器的Z轴。
存储器及选择输出电路如图:
5.图片信息的编码储存
要动态显示4张图片,见附表1.
编码:
以每4幅图作为最高位,第3,2,1幅图依次,对每一格进行编码,写成十六进制格式,对应输入28C64芯片中.
编码如下图
6.整机电路图附表2
7.整机元件清单
四、测试与调整
1.时钟电路调测
按时钟电路图接好电路,输出端接示波器,观察波形为方波,如图,周期为4.55μS,达到时钟电路技术指标.
2.控制器的调测
按控制器电路图接好各74163电路,利用时钟发生器NE555作为检测信号,分别都接到74163的CP端,再用示波器分别独立测量每一片74163的QA,QB,QC,QD,QCC,观察各片方波均相同,如图:
将QCC分别接入7404各输入端,再检测相应的输出均反相.控制器达到了技术指标
3.X、Y轴输入信号的产生电路调测
X轴测量,按电路图接好电路,示波器X通道接入电路,观察波形如图:
Y轴测量,将示波器Y通道接入电路,波形如图:
将示波器置X-Y工作方式,示波器波形如图:
由图可看出X、Y轴输入信号达到了实验技术指标
4.存储器电路调测
在已接好的电路上,按电路图再接上28C64和74151,输出信号接示波器Z轴输入端,调节示波器辉度旋钮,降低显示屏的亮度,观察图像为:
四幅图像顺序循环出现.达到了技术指标.
5.整体性能指标
经过以上的调测,整个电路已经实现了稳定显示64*64点阵,动态输出图片的技术指标,完成了实验的基本任务.
五、设计小结
1.设计任务完成情况
方案一:
稳定显示了32*32点阵,实现了4幅风车图的切换,达到了实验的技术指标,完成了方案一的任务.
方案二:
成功显示了64*64点阵,顺序循环显示了小猫睡觉图.达到了增加的技术指标,完成了方案二的实验任务.
2.问题及改进
(1)在接线时有的插线松动.改进:
在插孔中增加导线固定.
(2)在显示64*64点阵时,图像抖动,并且不清晰.改进:
加几片电容在电路的正负级间,起到滤波作用,效果明显.
(3)显示64*64点阵图像时,由于要很高的刷新频率,导致图像切换太快,看不明显.改进:
用函数发生器的信号控制74151的地址端,可以减慢图片切换速度.
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