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新型的数据记录系统设计方案


,一幅点阵分5次点完。这种方式控制电路和驱动电路都最简单,而且所占用时间界于前面两者之间,一般多采用这种方式。
  
  采用逐行扫描模式。为了确保点阵在胶片上的黑度和均匀性,若采用传统的黑度调整方案存在以下问题:①减小串联在LED中的限流电阻值,使通过LED的驱动电流增加,从而提高其亮度,提高胶片上淡点的黑度。但一方面AsKaniaKTH532点阵系统中,光学投影系统断丝较多,点阵投影到胶片的过程中,对光能量损耗较大,一味地提高亮度会影响LED的寿命,而在极限电流范围内的亮度又不足以补偿部分断丝对能量的损耗;另一方面因为选用逐行扫描方式,调整一列限流电阻会影响到5个点的亮度,所以这种方法并不可取。②延长LED的点亮时间,也就是延长曝光时间,提高淡点的黑度。同样因为选用逐行扫描方式,调整一行的点亮时间会影响22个点的亮度。该方案设计的点阵控制电路,能使点阵每一个点的驱动信号通过编程控制,实现曝光时间的单点控制,从而实现单点黑度的调整,确保点阵均匀性。
  
  点阵的22列对应地由22个82C54定时器控制。由于该方案选用逐行扫描模式,所以22个82C54定时器分时控制着5行22列点阵的每一个点。82C54是一个可编程减法计数器,它有六种不同的工作方式,其中方式1(可编程单稳态特性)输出单拍负脉冲信号,脉冲宽度可编程设定,满足硬件电路的要求,其时序如图2所示。在设定工作方式和写入计数值后,输出端输出高电平;在触发信号上升为高电平时,输出为低电平,并开始计数;当计数器减为零时,输出为高电平。定时器输出负脉冲的宽度由定时器的计数值决定。
  
  本方案中以列选信号作为定时器的触发信号,定时器输出为列控制信号,点阵22列LED的选通时间分别由22个定时器控制。点阵列控制信号经驱动反向产生列驱动信号,在行控制及列控制共同有效的情况下,点亮LED。点阵驱动电路如图3。
  
  如果是亮点,列选信号为“1”,触发定时器计数,定时器输出的控制信号为“0”,驱动信号为“1”,行选通后可以点亮点阵;如果不亮点,列选信号为“0”,定时器输出的控制信号为“1”,驱动信号为“0”,即使有行选通信号也不能使LED点亮。
  
  通过改变8254的计数值,可以改变列控制信号负脉冲的宽度,即改变驱动该列点亮的时间(图4中t的大小)。采用这种方法既能避免使用复杂的控制电路和驱动电路,同时又能实现点阵亮度的单点控制,实现单点黑度的调整。时序及波形如图4所示。
  
  3控制软件的设计与实现
  
  系统上电后,程序首先初始化,然后根据LED亮度及光学投影系统断丝情况的不同,对点阵中每一个点的曝光时间进行编程设定,即给对应的定时器赋不同的计数值。点阵在摄影频率控制下,对应每一幅画面有一幅点阵,所以在摄影频率上升沿到来之后进行数据采集、处理和编排。最后将编排好的点阵以逐行扫描的方式输出,控制驱动模块,点亮点阵。扫完一幅后,在判断摄影频率的下降沿到来之后,再准备下一幅点阵的数据采集和控制。这样一方面防止在同一幅画面上点阵出现多次曝光,另一方面保证了每一幅画面上数据记录的实时性。软件流程框图如图5所示。
  
  4防串光措施
  
  在实际中,为了减少故障,尽量简化硬件电路。把点阵控制硬件电路设计为:每扫一行,将每列所对应的22个定时器同时触发。这样就带来一个问题:由于8254是减法计数器,它的最小计数值是1,对于不需要点亮的点即使计数值为最小,定时器也会有一个负脉冲输出,对应有一个LED点阵的驱动信号产生,行选通后导致点阵中不需要点亮的LED点亮,最终在胶片上产生曝光即串光现象,造成事后点阵判读时误判。为了消除此现象,采取了以下措施:
  
  (1)硬件措施,在点阵列控制信号前端加一级光电耦合器,其延迟时间远大于一个时钟周期,使得8254输出的很尖的负脉冲信号由于光电耦合器的延时而被滤掉,相应的列驱动信号为低电平,行选通后也因没有列驱动而不能使对应LED点亮,消除了串光现象的发生。
  
  (2)软件措施,在逐行扫描点亮点阵时,先用行选信号触发8254,使不亮的点的列控制负脉冲输出,并确保列控制电平已经翻转为高电平时,再发出行选通信号,不该点亮的LED也不会被点亮。
  
  采用防串光措施前后,点阵逐行扫描的时序对照如图6。
  
  以上两种方法可以选用其中一种,也可以同时使用。如只在硬件上采取措施,就必须选用延时足够长的光电耦合器;如只在软件上采取措施,则只需要在时间允许的情况下,在行选通之前加足够的延时即可。
  
  
  
  
  
  经在As

《新型的数据记录系统设计方案(第2页)》
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