§Параллельный интерфейс, организация работы и программирование его режимов.
Большие интегральные схемы программируемого параллельного интерфейса включают 2 восьмиразрядных PA, PB, 2 четырёхразрядных PC, которые могут быть объединены в 1 восьмиразрядный. Внутренний монитор данных, канал данных.
А1
|
А0
|
|
0
|
0
|
PA
|
0
|
1
|
PB
|
1
|
0
|
PC
|
1
|
1
|
Управляющее слово
|
Канал данных имеет 3 состояния и открывается нулевым состоянием  . Содержание регистрового управления состояниями (РУС) функции, режим работы и направление работы.
Режимы работы:
0 - простой ввод/вывод
1 – стробирующий ввод/вывод
2 – двунаправленная передача по каналам порта B
Режимы работы канала можно менять как в начале работы, по сигналу Reset, так и в любой момент времени. Вывод информации осуществляется командой OUT port с фиксацией содержимого на защелке порта, ввод IN port без фиксации на лету.
Каждый из портов, а также РУС имеет свой собственный однозначный адрес. Настройка режимов производится записью слова в РУС.
Режим «0» применяется при синхронном обмене или программной передаче; вывод информации осуществляется командами OUT port, ввод IN port.
Режим работы «1» обеспечивает стробирующий однонаправленный обмен информацией. Передача данных происходит по каналам A и B, а C линии управляют передачей.
Рабочие линии канала 1 синхронизируют 3 управляющих сигнала. Если используется один из каналов запроса в режиме «1», то остальные 13 интерфейсов можно использовать в режиме «0».
Для ввода интерфейса в режим «1» можно использовать:  строб приёма - входной сигнал, формируемый внешним устройством;  – подтверждение приёма – выходной сигнал интерфейса; запрос прерывания  – выходной сигнал интерфейса, направленный к ЦП.
Для вывода информации в режиме «1» используется стробирование записи  – выходной сигнал, указывающий внешнему устройству готовность интерфейса; подтверждение записи  – входной сигнал от внешнего устройства; запрос прерывания – выходной сигнал интерфейса.
Пример использования интерфейса в режиме «1»
Режим «2» обеспечивает двунаправленность передачи по каналу А и внешнему устройству, и обратно. Процесс обмена сопровождает 5 управляющих сигналов, подаваемых по линиям PC3..PC7, оставшиеся 11 линий можно использовать в режиме «0» и «1». Режим работы «2» используют для связи между ЭВМ или в МПС.
Последовательный интерфейс. Организации работы
Интерфейс предназначен для последовательной передачи данных. Примеры последовательного интерфейса являются: RS-232, RS-422, RS-433
В основе RS-232, 433 лежим однопроводная несогласованная линия связи, информация по которой подаётся двунаправленными посылками со скоростью 56 кбит/с. RS-433 – 600 кбит-с
Чем длиннее линия, тем ниже скорость передачи и больше ошибок.
Интерфейс 422 использует витую пару или коаксиальный кабель с длиной линии передачи до 1200 м.
Структура последовательного интерфейса:
Обмен данных в интерфейсе RS-232 осуществляется в асинхронном режиме со скоростью 9,6 кбит/с или в синхронном режиме 56 кбит/с. Длительность передаваемых данных 5-6 бит. Формат слова включает: служебные биты и необязательный бит контроля.
В состав интерфейса входит буфер-передатчик, работающий на выходную линию TxD. Буфер приёмника принимающего последовательные данные RxD трёхстабильный канал данных, блок управления модемом.
Модем (модулятор-демодулятор) - устройство преобразования данных к виду, принятому для определяющей линии связи.
Режимы работы интерфейса задаются программным путём с помощью загрузки в него двух управляющих слов.
Инструкция режимов работы задаёт синхронный или асинхронный режим работы, формат передачи данных, скорость приёмопередачи, необходимого контроля. Инструкция заносится сразу после установки интерфейса в исходное состояние по сигналу Reset.
Режим работы асинхронного обмена
При асинхронном режиме поступает сигнал CLK, внутри РУС делитель: если 1:1 – скорость передачи данных 56 кбит/с, 1:16 – 19,2; 1:64 – 9,6 кбит/с
Стартовый бит – нулевой.
Формат управляющего слова при синхронном обмене.
Из-за угрозы помех в автомобилях используется асинхронный обмен, со скоростью 9,6 кбит/с.
2. Инструкция команды загружается после инструкции режимов работы, причём чтение или запись данных осуществляется по прямому адресу, а режим чтения команды по адресу Adr+1
После запоминания инструкции режима и команды интерфейс готов к 1 из 5 режимов передачи информации: синхронная передача, синхронный приём с внутренней синхронизацией, синхронный приём с внешней синхронизацией, асинхронный приём, внешние входные и выходные линии. RxD и TxD заводятся на специальные усилители-формирователи, а затем на линии связи. Линии связи могут быть гальванически связанными и гальванически развязанными. Гальваническая развязка обеспечивает на одном или обоих концах связи позволяет исключить уравнительные токи по общим проводникам.
§Способы борьбы с помехами в линиях связи
При передаче цифровой и аналоговой информации по линиям связи возникают помехи. Существует несколько способов борьбы:
1. Экранирование
2. Симметрирование входных цепей.
3. Гальваническая развязка
Наиболее распространён способ электромагнитного экранирования
При симметрировании необходимо чтобы источник обладал низким сопротивлении; сопротивление проводников и распределённая ёмкость в каждой жиле должна быть одинаковой. Экранированную оплётку (если есть) соединяют только со стороны источника сигнала.
На вход приёмника включается усилитель (разностный с высоким коэффициентом ослабления синфазного сигнала.
При согласовании датчиков, а также МПС, возникает необходимость защиты от импульсов помех по питанию. Для гальванической развязки используются оптопары с высоким проходным сопротивлением (1012, 1015 Ом), что позволяет практически полностью уменьшить амплитудные помехи.
В качестве гальванической развязки используются диоды, транзисторы, тиристорные оптопары и линейные фоточувствительные микросхемы.
Развязка токовая петля для последовательного порта использует высокочастотный трансформатор (100-150 кГц) с сердечником на основе пермоаллоя (сплав железа и никеля) или феррита высокой марки.
Для соединения МПС и исполнительных устройств с высоким напряжением и токами необходимо обязательное использование гальванической развязки
VD1 – семистор
Дискретное представление величин. Импульсная теорема Котельникова.
Для обработки сигналов в цифровых устройствах сигнал-носитель входной информации должен преобразовываться в цифровую форму, для этого аналоговый сигнал разбивается по времени и уровню. Под дискретизацией понимается разбиение сигнала по времени. Под квантованием – разбиение сигнала по уровню. Цифровой сигнал не имеет сходства с внешним аналоговым сигналом, и ошибки квантования и дискретизации возникают в дискретных точках АЦП. Переход от аналога к цифре:
1 способ – округление до ближайшего к уровню квантования
2 способ – усечение до ближайшего меньшего уровня аналогового сигнала
При большей разрядности АЦП её точную модель можно представить в виде: ; где U(t) – входной аналоговый сигнал, U(nT) – отсечённый выходной сигнал АЦП m=1.
Степень отличия входного от выходного сигнала не известна, поэтому ошибка квантования представляет собой «белый шум» АЦП с равномерным распределением плотности вероятности.
Дисперсия равномерного распределения:
 , где b – верхний уровень, a – нижний уровень
Ошибка квантования для способа округления от  до  , для усечения – от 0 до Δ (шаг квантования). Исходя из этого, средняя дисперсия, т.е. мощность шумов АЦП определяется формулой
Для АЦП необходимо принимать мощность полезного сигнала в диапазоне  (минимальная и максимальная мощность аналогового сигнала)
В этом случае разрядность АЦП выбирается таким образом, чтобы вероятность потери сигнала минимальной мощности из-за квантов била меньше предельно допустимого значения предварительного квантования по вероятности потери сигнала определяется для случая округления:  , для случая усечения: 
Верхнего предела частичной дискредитации не существует, если частота стремится к бесконечности, то цифра преобразуется в аналоговый. Представляет интерес нижний интервал частоты. Если аналоговый сигнал меняется с высокой скоростью, то дискредитация его малой его с малой скоростью происходит сильная потеря информации между моментами выборки.
Из теории проектирования цифровых систем известно, что наименьшая частота дискредитации для возможности восстановления сигнала должна быть в 2 раза больше частоты наименьшего аналогового сигнала. Формально, это известно как теорема Котельникова. Если сигнал не содержит частота выше чем ωс, он полностью описывается своими значениями в дискретные моменты времени 
Тема: Электронные средства отображения информации
§ Информационная модель и формирование её элементов.
Информационной моделью называется модель организованного в соответствии с определённой системой правил отображения состояния объекта управления и способов воздействия. Кодирование информации в информационные модели осуществляется с помощью элемента, в качестве которых используются буквы, цифры, символы, условные знаки. Алфавит информационной модели – набор используемых элементов информационной модели. Часть элементов, образующих алфавит, используется основой кода. В состав алфавита включен цвет, размер, градация яркости, ориентация знаков. Часть пространства, в представлении которого происходит формирование информационной модели называется информационным полем.
Знакоместо – часть информационного поля, необходимого и достаточного для отображения одного знака в виде буквы, цифры или символа. Для отображения букв, цифр информации рекомендуется выдерживать следующие отношения:
Основные фотометрические параметры
Реакция зрительного анализатора человека зависит от аналитических параметров и спектрального состава излучаемого светового излучения. Световое излучение характеризуется следующими параметрами:
Световой поток
Яркость
Сила света
Освещенность
Яркостный контраст
Световой поток (единица измерения Люмен Лм) – мощность, переносимая энергией излучения.
Сила света – пространственная плотность светового потока в данном направлении и определяемая отношением светового потока dΦ, проходящего внутри телесного угла.
Телесный угол  – (ср), где  (Кд), где dA – площадь поверхности сферы А (ABCD). К – радиус сферы.
Яркость L, характеризует излучаемые светящиеся поверхности в данном направлении Кд/м2.
Яркости некоторых источников света:
Экран телевизионной трубки 30-1200 Кд/м2
Светодиод 10-400 (новые 1600) Кд/м
Электролюминисцентные индикаторы 50-700 Кд/м2
Нить лампы накаливания 2⋅ 106 – 3⋅ 106 Кд/м2
Сила света, яркость, световой поток – характеристики активных источников света. Объекты, видимые благодаря освещению называются пассивными источниками.
Освещенность – световой поток, попадающий на единицу освещаемой поверхности (основная характеристика пассивного источника света) [Люкс]  
Отражение от объекта характеризуется коэффициентом отражения 
Поверхность, отражающая свет можно рассматривать в качестве вторичного источника света (пассивного).
Яркостный контраст определяется отношением яркости объекта и фона, различают прямой и обратный контраст.
Для пассивного задаётся обратная контрастность
В телевизионном использовании понятие контрастности Кф, предоставляется относительно яркости объекта и фона
При Lобъекта > Lф
|
