文献综述

本课题研究基于MAX7456视频叠加器件将图形、字符显示系统应用于新型密立根油滴仪。针对课题的要求，通过大量查阅文献资料，了解了关于密立根油滴实验的实验原理，密立根油滴仪的构造和图形、字符显示系统的实现方法，以及MAX7456视频叠加器件的特点。

由美国实验物理学家密立根(R.A．Millikan)首先设计并完成的密立根油滴实验，在近代物理学的发展史上是一个十分重要的实验，同时也是大学物理实验教学的经典内容。它通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证了电荷的不连续性，并测定电子的电荷量e，为从实验上测定其它一些基本物理量提供了可能性。另外，通过实验时对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理等，培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。

实验室所用的油滴仪由油滴盒、油滴照明装置、调平系统、测量显微镜、供电电源以及电子停表、喷雾器等部分组成。实验时通过油滴盒防风罩前装的测量显微镜观察油滴的运动，目镜头中装有分划板，其纵向总刻度相当于视场中的0.300cm,用以测量油滴运动的距离。这种采用光学分划板的油滴仪由于光学分划板方式要用一部分光来照亮分划板，因此观测条件不佳，而且一次只能一个人观察，不便于老师的教学操作示范。还有一些改进的油滴仪通过CCD摄像显微镜将油滴图像显示在显示屏上，分划板则是用带有刻度的薄膜贴在荧光屏上来替代，由于监视器的球面荧光屏还有5mm左右的厚度，薄膜刻度与油滴像不在荧光屏的同一平面里，不仅观察不舒适，还会增加视觉误差。将薄膜贴在荧光屏是手工操作，且荧光屏是球面，这些都会增加人为误差，如歪曲，不平，倾斜等。因此，为了获得良好的观测效果，有必要改进原有油滴仪的显示系统。，在相关老师的指导下，我们借鉴了目前生活中大量应用于安全监控系统中的一项技术：视频字符叠加系统。

在现代监视系统或视频提示系统中有一项重要的技术就是将视频信号和数字信号（字符、图形）进行合成,在显示屏上特定位置以一定的透明度显示指定的图形、符号或字符，称为视频字符叠加系统。利用这种视频字符叠加系统就可以在视频监视系统中加上时间，日期等信息保证远程监控的真实性和可靠性；也可以为测量设备提供必要的提示信息，作为数据分析和计算的依据。

鉴于上述视频字符叠加系统在现实生活的实用性，本课题研究使用上述的视频字符叠加系统应用于新型密立根油滴仪来实现图形、字符的随屏显示，从而获得良好的观测效果，便于教学操作示范。

通过大量查阅相关资料，我们了解到要实现这种视频字符叠加电路目前主要有两种方法：第一种是搭建视频叠加的主要电路，如场分离电路，显示内存，时钟振荡电路等，这种方法在实现上比较繁琐，又因为分立元件多而降低了系统的稳定性；第二种方法是使用专门的视频字符叠加器件，这种方法元件数量少，电路简单，因而系统稳定性好。鉴于第二种方法电路简单，系统稳定性好的特点，我们选用专门的字符叠加来实现新型密立根油滴仪的显示系统。

目前，主流的字符叠加器件有日本NEC公司生产的μPD6453，该器件成本较低，但控制字符内容和位置的灵活性较差；韩国三星公司生产的KS5514B#8212;XX系列字符叠加，方便显示日文，韩文，英文，但使用复杂，不支持中文的显示，日本FUJITSU公司的MB90092字符器件，使用方便、灵活性好，但所需外接视频分立电路，字符存储器等；美信公司推出的MAX7456字符叠加器件，内部集成视频分立电路，字符存储器，而且可方便以任意字符，尺寸显示所需信息，硬件设计简单，成本更低，易于满足实际需要。因此，我们选用MAX7456来实现将图形、字符显示系统应用于新型密立根油滴仪

MAX7456视频叠加器件是单通道、单色随屏显示（OSD）发生器 ，内部集成了视频驱动、同步分离器、视频开关以及EEPROM，采用NTSC和PAL制式的256个用户可编程字符，能够方便地以任意字符、尺寸显示各种信息，预装载256个字符和图形，并可通过SPI接口进行在线编程。器件内部包含36个寄存器，通过对寄存器的读和写可以对屏幕像素，各行字符的亮度，字符的闪烁、反射等进行有效控制。可应用于各种安全监控系统。

MAX7456主要具有的特性：