63593 (588986), страница 2
Текст из файла (страница 2)
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.
-
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.
Кварцевый резонатор ZQ1 с частотой 25МГц, который тактирует работу видеодекодера. Он подключен между входами тактирования XTAL0 и XTAL1. Эти выводы являются соответственно входом и выходом инвертирующего усилителя тактового генератора. Емкости конденсаторов C10 и С11 , подключаемых между выводами резонатора и общим проводом, зависят от типа резонатора. Для кварцевого резонатора необходимы конденсаторы емкостью 10пФ. Оцифрованный сигнал подается на четыре 8-и битных порта. Каждый порт соответствует отдельному сигналу.
5.3 Блок памяти
В данном устройстве блок памяти представляет собой 4-и ИМС Hynix HY27UF082G2M которые напрямую подключаются к портам микроконтроллера и видеодекодера для управления, и записи информации соответственно.
5.4 Блок синхронизации и контроля
На этот блок возложена основная работа устройства, и он состоит из микроконтроллера ATmega1281 (DD6) и разъема ХP2 к которому подключаются датчики и кнопки управления. Рассмотрим элементы необходимые для нормальной работы микроконтроллера.
Кварцевый резонатор ZQ2 с частотой 16 МГц, который тактирует работу микроконтроллера. Он подключен между входами тактирования XTAL1 и XTAL2. Эти выводы являются соответственно входом и выходом инвертирующего усилителя тактового генератора. Емкости конденсаторов C32 и С33 , подключаемых между выводами резонатора и общим проводом, зависят от типа резонатора. Для кварцевого резонатора необходимы конденсаторы емкостью 30пФ.
Как правило, устройства, использующие микроконтроллеры, должны начинать работу при включении питающего напряжения. Для установки внутренних регистров в исходное состояние на вывод 1 (RST) необходимо подать единичный импульс длительностью не менее 16 периодов тактовой частоты. В данной схеме начальный сброс микроконтроллера выполняется нажатия кнопки RST, которая подключена к разъему XP2
Для ввода некоторой информации от пользователя самым простым способом является клавиатура. При этом заказывать специализированную клавиатуру для каждого отдельного устройства достаточно дорого. В таком случае наиболее простой способ составить из отдельных кнопок необходимую клавиатуру. При этом обработка нажатий кнопок ведется с помощью микроконтроллера. Существует несколько основных способов обработки нажатий клавиатуры – по прерыванию или периодически опрашивая клавиатуру. Обработку по прерыванию удобно использовать, когда нажатие кнопки будет редким, не основным действием пользователя. В этом случае такая обработка нажатия позволяет микроконтроллеру выполнять свою основную задачу, не «отвлекаясь на проверку клавиатуры», а при нажатии кнопки переходить на обработку нажатия и затем вновь возвращаться к основной программе. Если же клавиатура используется для ввода некоторой последовательности информации, которая затем обрабатывается (как в калькуляторе), то имеет смысл проводить постоянный опрос клавиатуры. Поскольку данное устройство относится ко второму типу, то опрос клавиатуры будет происходить периодическим считыванием порта.
Разъем к которому подключены кнопки и датчики напрямую подключен к портам микроконтроллера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
