電十字分劃發生器
技術報告
班級/姓名：030110/劉亞亮
030109/林麗玲
一、電十字分劃發生器設計技術指標要求
1.1 水平的電子線寬度為1根掃瞄線寬(固定) 垂直的電子線寬度為正常和超細模式可選擇。
1.2 可顯示白線和黑線，亮度可連續調節。
1.3 自動記憶當前十字線的位置資料，開機後自動調出。
1.4 **訊號輸入：pal/ vs:1.0v(p-p)/75ω 。
1.5 **輸出：輸入的訊號與電子線混合輸出1.0v(p-p)/75ω 。電子線可移動範圍佔影象畫面的98%以上。
1.6 準確度：水平±1個象元，垂直±1行。
二、電十字分劃發生器原理
電十字分劃發生器採用**訊號疊加原理。用ccd採集到的**訊號，識別出場同步和幀同步訊號，應用**處理晶元，通過外掛程式字元或影象的方法，在**訊號傳輸過程中，應用**切換的方法，實現在原有**影象中疊加上十字分劃線。本儀器所用的**訊號是黑白全電視訊號。
1、黑白全電視訊號
電視是根據人眼的視覺特性，用電子學的方法，實時地傳送活動或靜止影象的技術。一幅影象由許許多多畫素組成。畫素越小，單位面積上的畫素數目就越多，由其構成的影象就越清晰。
電視系統中，把構成一幅影象的各個畫素傳送一遍稱為進行了乙個幀處理，或者稱為傳送了一幀。在傳送時可以把影象不同位置上具有不同亮度的畫素轉變成相應的電訊號，再分別用各個相應通道把這些訊號同時傳送出去，接收端接收後又同時進行轉換，恢復出原發射訊號。現代**訊號分為黑白**訊號和彩***訊號。
電視系統要完成影象訊號的傳輸，不失真的重現原影象，除必須傳送影象訊號這一主題訊號之外，為保證收發同步、逆程不顯示光柵及隔行掃瞄均勻巢狀，還必須傳送復合同步訊號，復合消隱訊號，槽脈衝和均衡脈衝訊號等輔助訊號。將以上主體訊號與輔助訊號統稱為全電視訊號。黑白全電視訊號中，電視訊號每秒傳送25 幀影象，採用隔行掃瞄，每幀影象分兩場傳送，奇數場傳送奇數行，偶數場傳送偶數行。
場頻為50hz，正好與市電頻率保持一致，可減少電源干擾。一幀影象分625 行傳送，每場傳312.5 行。
為了能夠正確重現影象，要求接收端與傳送端同步掃瞄。由於電視訊號按行、場傳送，因此電視訊號在每一場前都要加場同步訊號，在每一行前都要加行同步訊號。
在接收時，電子束在行偏轉電壓的作用下從左到右掃瞄，這是掃瞄正程，此時要顯示影象；電子束從右到左返回到下一行掃瞄的起點，這是掃瞄逆程，此時不顯示影象。所以，電視訊號在行掃瞄逆程需要有行消隱脈衝。同理，在場掃瞄逆程也需要有場消隱脈衝。
行、場消隱脈衝的週期分別與行、場同步訊號週期相同，一般把行、場同步訊號分別疊加在行、場消隱脈衝上。
如果場同步期間沒有行同步訊號，將會影響整個掃瞄過程中的嚴格同步，因此需要在場同步脈衝內形成一些與行同步訊號同週期的窄槽，來代替行同步，這就是開槽脈衝。
由於採用奇數行隔行掃瞄，每場包含半行，可知兩場的行同步脈衝相互錯開半行。場同步脈衝是通過積分電路分離，如果行同步脈衝相差半行，會使兩場的場同步脈衝積分起始電平不同，這會嚴重影響隔行掃瞄的準確性。為了消除誤差，可以在場同步脈衝持續期及其前後若干行內，將行同步脈衝頻率提高一倍，這樣就使這一段時間內偶數場與奇數場的同步脈衝波形完全相同。
在場同步脈衝前、後的窄脈衝分別稱為前均衡脈衝、後均衡脈衝。前後均衡脈衝各五個，各佔兩行半時間。
2、**疊加原理
**疊加有兩種實現方式：一是軟疊加技術，即首先通過a/d把模擬**數位化，再把需要疊加的資訊寫入相應的ram單元，最後通過d/a轉化成標準**訊號送顯。二是硬疊加方式，通過模擬開關切換**輸入通道，在疊加資訊顯示的相應時間（空間上對應影象的相應位置）切換到疊加資訊輸入通道，其他時間切換到原始**輸入通道，從而實現相應資訊的疊加。
相對來說，軟疊加方式較靈活，但此種方式需要高速a/d，d/a和大量的儲存器以及高效能處理器，所以硬體成本和系統功耗相對較高，而且電路板尺寸也不易減小。在系統只需在**上疊加字元或圖形資訊，而無其他**數位化處理要求的情況下，硬疊加技術是實現的最優選擇。本系統採用硬疊加的方式，系統的總體框圖如下：
本系統所使用的**疊加板採用mb90092作為主晶元，w77e58作為它的控制晶元。mb90092利用外部字型檔，可以為一路**(pal)訊號疊加圖形。它提供兩種螢幕疊加方法，即主屏和副屏，二者可單獨或兩幅影象同時顯示在在監視器上,通過三個引腳(cs 、sclk、sin)進行對外通訊。
採用外掛程式的flash 儲存器w29c040，其中儲存所需疊加的十字分劃影象及字元字型檔。根據晶元與外部字元儲存器的位址介面關係，以及晶元讀取點陣資料的順序，先將所需要的字元燒錄到外部儲存器中。當儀器執行時，先將儲存器內的影象載入mb90092的vram內，根據系統執行的要求將其疊加到適當的位置。
2.1 **輸入處理模組
本系統所使用的專用字元疊加晶元mb90092 晶元外部**輸入訊號的基線為0v 左右，根據疊加訊號要求，要與由mb90092 專用字元疊加晶元生成的字元訊號進行疊加，基線必須提公升到2v 左右。mb90092 晶元接收的復合**訊號是2vp-p，而且需要有1ｖ的直流偏置。因此，需要對攝像頭輸出的**訊號1vp-p 進行箝位和放大。
放大電路採用**放大器件max457，放大倍數設定為2 倍。箝位電路如圖2.2 所示。
vccr1 d1
c1 r2
vin vout
62kc2圖2.2 **輸入訊號箝位電路
電路中選擇導通壓降相同的二極體和三極體，通過調節電位器ｒ2 使ｄ1 負相端的箝位電壓為1ｖ，同時在輸出端的**訊號vout 上就疊加有1ｖ的直流偏置。該電路的輸出訊號與外部輸入訊號相比較，只是基線不同，兩者的波形完全一致。通過**輸出埠把處理後的**訊號送到下乙個模組中。
2.2 **訊號同步分離模組
**訊號同步分離模組的作用是完成行、場同步訊號分離。把要疊加字元的**訊號先分離出行、場同步訊號再送往晶元以保證顯示的字元和**訊號同步。對於行、場同步訊號的提取，有許多專用的積體電路。
本系統中實現行、場同步訊號分離的晶元是lm1881，其電路原理圖如圖2.3 所示。
復合同步輸出電源
復合**輸入奇偶場輸出
0.1μf0.1μf
垂直同步輸出680k
後沿脈衝輸出 gnd
gnd圖2.3 lm1881原理圖
圖2.3 中，**輸入vi(引腳2)是由**輸出模組輸出的**訊號。這樣，就可以得到復合同步訊號cs(引腳1)、場同步訊號vs(引腳3)以及奇偶場輸出的同步訊號。
可以看出使用行、場同步分離的專用積體電路使電路變得非常簡單，但是使用該積體電路也有缺陷，那就是成本比較高。另外，就如此lm1881積體電路，它直接得到的是復合同步訊號和場同步訊號，而接下去系統要求的是行、場同步訊號，所以必須使用微分電路從復合同步訊號中分離出行同步訊號。有一種使用分立模擬元件設計的行、場同步分離的電路，效能也比較可靠，而且大大降低了成本。
也為本系統直接提供了行、場同步訊號。圖中輸入端vi 是**輸入，輸出埠vs 和hs 分別是場同步訊號和行同步訊號。
2.3 字元疊加模組
前面已經提到本系統所採用的專用字元疊加晶元是mb90092。mb90092 是日本fujitsu 公司推出的一款用cmos 工藝製成的專用**字元疊加晶元。它內部整合了顯示記憶體（vram）、外掛程式字型檔介面和**訊號發生器，外部只需連線少量的元件就可以顯示漢字和圖形。
它功能強大，介面簡單，程式設計方便，可方便的嵌入各種數字**監控系統中，因而可廣泛的應用於各個行業和各種領域。
本系統中所要求疊加的分字元和十字分劃影象兩個部分，字元為x，y座標表示，數字及正負號等。十字分劃影象為點陣影象，圖案做好後燒錄在外部的儲存器內。系統加電後，首先要將影象載入mb90092的vram內，也就是sub screen所顯示的內容。
3、技術關鍵點說明
在十字分劃發生器的研製過程中，將mb90092晶元的功能及操作指令了解清楚後，技術關鍵是將十字分劃影象及用於顯示分劃中心位置的字元數字存入到eerom內，並用微控制器從其中準確在讀出至mb90092中的vram中。十字分劃的位置可用mb90092中的sub screen的移動位置來確定。sub screen的水平移動位置為512步，垂直移動位置是256步。
這是由晶元本身所確定的。這對於十字分劃發生器足夠了，在以開始或者說在設計eerom中的十字分劃影象時，最好把載入後的十字分劃影象中心確定在視場中心。由於所用的晶元及設計存放十字影象及字元在eerom中的位址不同，所以要實現準確的顯示，須將設計儲存在eerom中的影象與微控制器程式(操作mb90092)配合起來才能實現功能。
因此脫離eerom只談微控制器內的程式是達不到要求的。
4、軟體流程
本專案需要在原始**訊號上疊加字元資訊，因此在設計中利用微控制器控制疊加輸出的字元影象。
疊加軟體流程：先對程式初始化，再從字型檔模組mbm29f040c 中呼叫儲存
器裡面的字元點陣傳送專用字元疊加晶元mb90092，結合輸入的原**訊號及其同步分離訊號混合輸出。
字元疊加系統的軟體流程圖如圖4.1 所示
圖4.1 軟體流程圖
電十字分劃發生器使用說明書
一、儀器的連線
本儀器主要由鏡頭、攝像機、電十字瞄線產生器、監視器四部分組成，使用前按以下順序連線好各部分：
1.首先取下鏡頭和攝像機的防塵罩，然後把鏡頭安裝在攝像機上，用適度力量對正旋緊。
2.用長度較長那根**線把攝像機的**輸出端和電十字瞄線產生器的**輸入端連線起來，用較短的那根**線把電十字瞄線產生器的**輸出端和監視器的**輸入端連線起來。
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