Генератор ТВ сигнала на микроконтроллере

Генератор видеосигнала на микроконтроллере PIC16F84

Идея создать такой проект появилась у меня после прочтения статьи Rickard Gunee “How to generate video signals in real-time using a PIC16F84” ( перевод смотрите здесь) и знакомства с его играми Pong и Tetris.
Оказывается для генерации видеосигнала достаточно всего одной микросхемы и двух резисторов. То есть можно сделать буквально карманный генератор видеосигнала размером с брелок. Такой прибор пригодится телемастеру. Его можно использовать при сведении кинескопа, регулировке чистоты цвета и линейности.

Работа генератора и его характеристики.
Генератор подключается к видеовходу телевизора, обычно это разъем типа “тюльпан” или SCART.
Прибор генерирует шесть полей:
– текстовое поле из 17 строк;
– сетка 8×6;
– сетка 12×9;
– мелкое шахматное поле 8×6;
– крупное шахматное поле 2×2;
– белое поле.

Текстовое поле.Сетка 8×6.Сетка 12×9.
Шахматное поле 8×6.Шахматное поле 2×2.Белое поле.
Переключение между полями осуществляется кратковременным ( длительностью менее 1с. ) нажатием кнопки S2. Удержание этой кнопки в нажатом состоянии более длительное время ( дольше 1 с. ) приводит к выключению генератора ( микроконтроллер переходит в состояние “SLEEP” ). Включение генератора производится нажатием кнопки S1. О состоянии прибора ( включен / выключен ) сигнализирует светодиод.
Технические характеристики прибора:
– тактовая частота – 12 МГц;
– напряжение питания 3 – 5 В;
– ток потрребления в рабочем режиме:
. – при напряжении питания 3В – около 5мА ;
. – при напряжении питания 5В – около 12мА ;
– частота кадров – 50 Гц;
– число строк в кадре – 625.

Схема.
Схема очень проста.
Вся работа по формир-
ованию видеосигнала
выполняется программой,
зашитой в микрокон-
троллере. Два резистора
вместе с сопротивлением
видеовхода телевизора
обеспечивают необходи-
мые уровни напряжения
видеосигнала:
– 0 В – синхроуровень;
– 0,3 В – уровень черного;
– 0,7 В – уровень серого;
– 1 В – уровень белого.
. . . . . . . . . .
Для формирования видеосигнала используется нулевой бит PORTA и целиком весь PORTB. ( Этот порт работает в сдвиговом режиме. Несмотря на то, что сигнал снимается только с его нулевого бита, программа использует его весь. Поэтому все биты PORTB настроены как выходы.) Первый бит PORTA используется для индикации состояния генератора. Когда прибор включен, – светодиод горит. Когда прибор выключен, – светодиод погашен. Третий бит PORTA используется для переключения режимов работы генератора и его выключения. Кратковременное нажатие кнопки S2 позволяет перейти от одного поля генератора к другому. При удержании этой кнопки в нажатом состоянии дольше 1 с. прибор выключается ( микроконтроллер переходит в состояние “SLEEP” ). Чтобы включить генератор необходимо выполнить сброс. Это осуществляется нажатием кнопки S1. Напряжение питания прибора можно выбрать в пределах 3 – 5 В. При этом соответственно должны быть подобраны номиналы резисторов.
3В . – R5=456Ом и R6=228Ом
3,5В – R5=571Ом и R6=285Ом
4В . – R5=684Ом и R6=342Ом
4,5В – R5=802Ом и R6=401Ом
5В . – R5=900Ом и R6=450Ом
Здесь указаны расчетные значения. Реально можно ставить резисторы из стандартного ряда, например для 5В – 910Ом и 470Ом, а для 3В – 470Ом и 240Ом.
Напряжение питания генератора может быть и меньше 3В. Для каждого конкретного PICа минимум следует определять эксперементально. У меня, например, 20МГц-й PIC выпуска 2001 года работал и при 2,3 В.

Прграмма.
Программа формирует 6 полей. Каждое поле состоит из 301 строки ( 300 информационных строк + одна черная ). Вообще расчетное число – 305 ( 625 строк растра – 15 строк кадровой синхронизации = 610. Информация в кадре выводится через строку ( подробнее об этом смотри здесь ), поэтому 610 / 2 = 305 ). Но при таком числе строк размер растра по вертикали получается немного больше того, что формирует видеосигнал, передаваемый телецентром.
Первая строка в каждом поле черная. В это время опрашивается состояние кнопки S2, вычисляется время удержания ее в нажатом состоянии и определяется необходимость перехода от одного поля к другому.
В графических полях есть небольшие искажения вертикальных линий. Это связано с тем, что длина некоторых строк на пару тактов больше остальных из за необходимости установления счетчиков циклов. Вцелом подпрограммы, формирующие графические поля, очень просты, поэтому нет необходимости их коментировать.
Подробнее разберем ту часть программы, которая формирует текстовое поле. Это наиболее сложный участок программы, занимает большую ее часть, использует максимум ресурсов микроконтроллера ( вся память данных и значительная часть ОЗУ ). Здесь используются фрагменты кода, взятые из игры Pong , которую написал Rickard Gunee.
Текстовое поле состоит из 17 строк, каждая из которых может состоять не более, чем из восьми символов. Символы отображаются через строку, то есть одна строка текста занимает 17 строк растра. ( Такое отображение связано с ограниченными возможностями PIC . ) Информация о графике символов хранится в памяти программ в разделе таблица. Например букве “Т” соответствует такой фрагмент кода:

Информация о тексте строк хранится в памяти данных ( 64 слова = 8 строк по 8 символов ). Например в строке 08h ( адресами от 08h до 0Fh ) записано следующее:.20.60.48.50.90.58.20 20. Каждое значение – это координата ( смещение от начала ) символа в таблице. Значение .20. соответствует пробелу, .60. – буква “В”, .48. – буква “И”, и так далее. А все вместе образует ‘_ВИДЕО__’.
Разберем на примере, как выводится текст. Согласно программе, в 12-й текстовой строке экрана необходимо вывести информацию, на которую ссылается строка памяти данных 28h ( A0 B8 68 C8 D8 70 E0 D0 ). Таким образом, в следующих 17 строках растра должен быть выведен текст: ” p i c 1 6 f 8 4 “. Это происходит следующим образом. В первой из 17 строк выводится только черный уровень. В эти 64 мкс, пока на экране отображается черная строка, в регистры ОЗУ переписываются “верхние значения” символов: 00h.от ‘p’, 08h от ‘i’, 00h от ‘c’ 18h от ‘1’ и так далее . Во время следующей строки эти данные последовательно передаются в PORTB, то есть на видеовыход. Третья строка снова черная. За время ее выполнения, в буфер переписываются “вторые сверху” значения символов: 00h.от ‘p’, 00h от ‘i’, 00h от ‘c’ 1Ch от ‘1’… В четвертой строке эти данные выводятся на экран. И так далее, пока вся строка не будет отображена.
Подпрограмма кадровой синхронизации целиком взята из игры Pong, которую написал Rickard Gunee . Эта подпрограмма короткая, но довольно запутанная. Если объяснять, как она работает то, получится еще длиннее и запутаннее. Лучше всего положить рядом текст подпрограммы и рисунок осциллограммы кадровых синхроимпульсов, и не торопясь разобрать каждую строку кода. Скажу только, что подпрограмма начинает выполняться не с верхней строчки, а из середины ( 🙂 ), от метки ‘vertsync’.

Разгон PIC16F84.
Как видно из схемы в этом проекте микроконтроллер работает на частоте 12МГц. На сегодняшний день выпускаются три версии PIC16F84: на 4МГц, на 10МГц и на 20МГц. ( на 1.1.2002 соотношение цен приблизительно такое: $3.5, $5.3 и $6.3) В своем проекте Pong Rickard Gunee утверждает, что использовал 4МГц-е PIC16F84 и они часами работали на частоте 12МГц без проблем. Я попробовал, и действительно 4МГц-й PIC нормально работает на частоте, которая в три раза ( . ) превышает его допустимую частоту ( правда я не стал испытывать судьбу и включал генератор лишь на несколько минут ). При этом у 4МГц-го PICа потребляемый ток был на 10 .. 20 % больше, чем у 20МГц-го ( отсюда, видимо и ограничение по частоте ). Думаю, что 10МГц-й микроконтроллер можно разгонять до 12МГц без риска, но в коммерческих проектах этого, конечно же, делать не стоит.

Изготовление.
Скачать архив проекта ( схема + ‘.asm’ файл + .’hex’ файл = 11,7 КБайт ) можно здесь . Не забудьте записать информацию о текстовом поле в память данных. О том, как это сделать, сказано в ‘.asm’ файле.

C этой схемой также часто просматривают:

Генератор телевизионных сигналов на простых микросхемах
Частотомер – цифровая шкала на PIC16CE625 (PIC16F84).
Цифровая шкала – частотомер на PIC16F84
ПРОСТОЙ ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ НЧ И ВЧ
ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ НА PIC-КОНТРОЛЛЕРЕ
КОНСТРУКЦИИ И. БАКОМЧЕВА
ТЕЛЕФОННЫЕ АППАРАТЫ С КЛАВИШНЫМ НОМЕРОНАБИРАТЕЛЕМ
Простые датчики для охранной сигнализации
Имитатор для проверки телефонных аппаратов

Генератор ТВ сигнала на микроконтроллере

Речь пойдет о двух довольно известных схемах, которые мне попадались довольно часто и на разных сайтах. И вот, когда мне понадобился генератор телевизионных сигналов, я конечно попытался их найти.

1. Генератор видеосигнала

Генератор подключается к видеовходу телевизора, обычно это разъем типа “тюльпан” или “SCART”.

Прибор генерирует шесть полей:

  • текстовое поле из 17 строк;
  • сетка 8×6;
  • сетка 12×9;
  • мелкое шахматное поле 8×6;
  • крупное шахматное поле 2×2;
  • белое поле.

Переключение между полями осуществляется кратковременным (длительностью менее 1с.) нажатием кнопки S2. Удержание этой кнопки в нажатом состоянии более длительное время (дольше 1 с.) приводит к выключению генератора (микроконтроллер переходит в состояние “SLEEP”). Включение генератора производится нажатием кнопки S1. О состоянии прибора (включен/выключен) сигнализирует светодиод. Два резистора вместе с сопротивлением видеовхода телевизора обеспечивают необходимые уровни напряжения видеосигнала:

  • 0 В – синхроуровень;
  • 0,3 В – уровень черного;
  • 0,7 В – уровень серого;
  • 1 В – уровень белого.

Технические характеристики прибора:

  • тактовая частота – 12 МГц;
  • напряжение питания 3 – 5 В;
  • ток потрребления в рабочем режиме: при напряжении питания 3В – около 5мА, при напряжении питания 5В – около 12мА ;
  • частота кадров – 50 Гц;
  • число строк в кадре – 625.

Прграмма. Программа формирует 6 полей. Каждое поле состоит из 301 строки (300 информационных строк + одна черная). Вообще расчетное число – 305 (625 строк растра – 15 строк кадровой синхронизации = 610. Информация в кадре выводится через строку, поэтому 610 / 2 = 305). Но при таком числе строк размер растра по вертикали получается немного больше того, что формирует видеосигнал, передаваемый телецентром. Первая строка в каждом поле черная. В это время опрашивается состояние кнопки S2, вычисляется время удержания ее в нажатом состоянии и определяется необходимость перехода от одного поля к другому. Более подробно о работе программы на сайте автора (http://pic16f84.narod.ru)

Контроллер следует выбирать на 20 МГц, я использовал PIC16F84A-20PI. Считается, и автор программы это утверждает, что схема будет работать и на 4МГц-ом контроллере. Возможно, но у меня на PIC16F84-04 – не заработало.

И еще один момент, при программировании, проверить состояние состояние переключателей:

  • oscillator – HS
  • power – on
  • wach – off
  • code protect – off

Я использовал для программирования контроллера программатор Willem:

В память данных я ничего не заносил, оставив все как есть.

К сожелению ни автор схемы, ни автор програмы мне не известен, исходного текста программы тоже нет.

Среди множества страниц, поисковик выдал статью Александра Кузменко, опубликованную на сайте “Радиокот”. Мне понравилась идея объединить на одной плате обе схемы: VGA-тестера и генератора видеосигнала.

Единственное, что мне было не нужно – это питание от 12 В. Поэтому я немного изменил печатную плату, установив на нее вместо микросхемы 7805 разъем USB-B.

Генератор ТВ сигнала на микроконтроллере

Автор: Александр Мусатов. контакты

Генератор Испытательных Телевизионных Сигналов (ГИТС) необходим для ремонта проверки и регулировки параметров телевизоров.

Применение современных микроконтроллеров позволило значительно сократить количество деталей, уменьшить потребление и габариты устройства.В предлагаемом приборе для формирования сигналов используется всего две микросхемы.

Предлагаемый ГИТС формирует десять сигналов.

  • – Горизонтальные цветные полосы.
  • – Вертикальные цветные полосы.
  • – Чёрное поле.
  • – Белое поле.
  • – Синее поле.
  • – Красное поле.
  • – Зелёное поле.
  • – Шахматное поле.
  • – Совмещённый сигнал сетки и точек.
  • – Сигнал для центровки растра.

Сигналы соответствуют основным параметрам системы вещательного

Все выше перечисленные параметры, а также управление генератором реализовано программно на микроконтроллере фирмы MICROCHIP PIC16F84 [2].

Микроконтроллеры семейства PIC16F84 объединяют все передовые технологии микроконтроллеров. Позволяют осуществлять многократное электрически перепрограммирование, минимальное энергопотребление, высокую производительность, мощную RISC архитектуру. Широкие возможности и низкая стоимость сделали их хорошим выбором для инженерных решений.

Схема модуля формирователя сигналов синхронизации и основных цветов показана на рис1.

Выводы порта В микроконтроллера DD1 ( RB1-RB6 ) используются для подключения 9-кнопочной клавиатуры, RB1-RB3 запрограммированы на вывод данных, RB4-RB6 – на ввод. Вывод RB0 запрограммирован как выход сигналов синхронизации. RA0, RA1, RA2 – Выходы сигналов основных цветов: синего, красного, зелёного соответственно. RA3 испрользуется для формирования сигналов 100% -ной амплитудной яркостью при формировании уровня белого, 75% -ной амплитудной яркостью и 100%-ной насыщенностью при формировании цветов. Выходы (входы) RA0-RA3 порта А имеют уровни TTL (5V.). В таблице 1 приведено состояние логических уровней на выводах RA0-RA3 при формировании испытательного сигнала вертикальных цветных полос.

Цветные Полосы.
5. Пурпурный

На элементах R1,R2,VD1,C4 выполнен узел внешнего сброса микроконтроллера при включении питания. Добавив резисторную матрицу Рис 2 . можно получить чёрно-белый видео сигнал. В принципе такого генератора вполне достаточно для проверки, ремонта развёртывающих устройств телевизора, регулировки геометрических искажений растра, регулировки сведения, регулировки баланса цвета, контроля прохождения сигнала по цепям телевизора. Кроме того, многие современные телевизоры не имеют каких-либо регулировок в блоке обработки цвета кроме регулировки баланса цвета. Поэтому цветные испытательные сигналы требуются не часто.

Но если требуется более функциональный прибор, с формированием цветного сигнала необходим кодер основных сигналов RGB в полный телевизионный сигнал. Поскольку в нашем регионе (Латвия) телевизионное вещание ведётся в стандарте PAL, то рассматривались кодеры только этого стандарта. Из доступных на рынке микросхем кодеров PAL (MC13077,MC1377,CXA1145) была выбрана CXA1145 из соображения наиболее простого изготовления кодера (на изготовление кодера ушло десять минут). В мастерской по ремонту игровых приставок была куплена неисправная плата от игровой приставки Sega MegaDriwe и от платы отрезанна (ножницами для металла) часть кодера фото 1.

Схема генератора вместе с кодером PAL на Рис 3.

Амплитуда входных сигналов RGB (выводы 2,3,4) микросхемы CXA1145 должна быть один вольт. Делители на резисторах R3-R11 необходимы для согласования уровней TTL с входными уровнями кодера. Сигнал синхронизации поступает на вывод 10 и имеет амплитуду 5V. Позиционные обозначения компонентов на схеме Рис.3 соответствуют обозначениям элементов на печатной плате кодера приставки SEGA MD2. Полный телевизионный сигнал PAL стандарта снимается с 20-го вывода микросхемы кодера. Выходные сигналы R0,G0,B0 выводы 23,22,21 можно использовать для подключения к европейскому разъёму “SCART”. К сожалению, более подробного описания микросхемы CXA1145 найти не удалось. Так как не все телевизоры имеют входы видео сигнала, желательно иметь возможность подключения генератора к телевизору через гнездо для подключения антенны. Для этого понадобится радиочастотный модулятор. Проще всего использовать модулятор от приставки SEGA или других игровых приставок, но качество работы таких модуляторов не очень хорошее. Более качественные модуляторы у видео магнитофонов и спутниковых тюнеров. Автор использовал модулятор от видео плеера SONY фото 2 . Хорошо, если удастся найти модулятор с переключением стандарта звука B/G D/K. Это позволит (добавив НЧ генератор 1кГц) настраивать канал звука с разными поднесущими частоты звукового сопровождения (5.5/6.5).

Прошивка микроконтроллера файл Gpat14i.zip.

Программу для записи микроконтроллера можно получить на сайте: http://www.ic-prog.com/index1.htm

При программировании кристалла следует установить:

Если у вас нет опыта программирования PIC микроконтроллерa, то дополнительную информацию посмотрите здесь: http://www.nnov.rfnet.ru:8100/rf/_pic.html

Фотографии конструкции и внешнего вида прибора. Размеры корпуса 150х80х33 мм.

При необходимости к генератору может быть подключен формирователь сигналов ТЕЛЕТЕКСТА . Подробнее

Вариант печатной платы, которую можно взять за основу при самостоятельном изготовлении кодера на CXA1145. Фаил 71кб. pcb.zip

Дополнительную информацию о формировании видеосигнала микроконтроллерами можно посмотреть на следующих сaйтах:



    1. Индивидуальные видео средства. Под редакцией С.А. Седова КИЕВ НАУКОВА ДУМКА 1990 752с.
    2. Однокристальные микроконтроллеры MICROCHIP: PIC16F8X. /Пер. С англ. А.Н.Владимирова. – Рига; ORMIX, 1996. – 120c.

© 2001 Alexandr Musatov. Все права защищены. При использовании материалов данного сайта ссылка на источник обязательна. Информация только для частного использования! Коммерческое использование запрещено!

Генератор телевизионных сигналов своими руками. Генератор видеосигнала на микроконтроллере измерения

Dendy – генератор испытательных телевизионных сигналов. Новая версия

Самодельный картридж для видеоприставки “Dendy” , превращающий ее в генератор испытательных телевизионных сигналов (ГИТС), заинтересовал наших читателей. Благодаря их отзывам, автору конструкции и программы С. Рюмику из г. Чернигова был присужден поощрительный приз конкурса “Лучшая публикация 2001 г.”.Сегодня мы представляем ГИТС-2 – усовершенствованный вариант картриджа.

По сравнению с первой версией предлагаемого прибора область его применения не изменилась – настройка и регулировка цветных (работающих в системе PAL) и черно-белых телевизоров, оценка качества кинескопа при покупке телевизора, формирование испытательных таблиц для кабельного телевидения. Однако число испытательных изображений, создаваемых ГИТС-2, увеличено с 81 до 466 (с учетом всех цветовых вариантов), а звуковых тест-сигналов – с двух до четырех. По некоторым характеристикам ГИТС-2 превосходит известные генераторы “Электроника ГИС 02Т” и “Ласпи ТТ-03”.

Так как все функции генератора испытательных сигналов реализованы программным образом, при доработке необходимо было изменить только программу. Аппаратная часть прибора – собственно плата картриджа с панелями для двух микросхем РПЗУ могла бы оставаться точно такой, как в исходном варианте. Тем не менее и она подверглась небольшому усовершенствованию, позволяющему работать даже с частично неисправными приставками “Dendy”.

Схема платы ГИТС-2, приведенная на рис. 1, отличается от первоначальной дополнительной перемычкой ХТ3, служащей для переключения экранных страниц видеопроцессора “Dendy”.

(нажмите для увеличения)

Если в вашей приставке одна из видеостраниц неисправна (на изображении видны лишние линии или квадраты), можно перейти на другую, переставив перемычку и нажав кнопку SELECT джойстика. В положении “1” работает первая, в положении “2” – вторая страница видеопамяти.

Рисунки печатных проводников и расположение элементов на плате картриджа показаны на рис. 2.

(нажмите для увеличения)

Форма платы выбрана исходя из удобства ее установки в стандартный для “Dendy” корпус картриджа. Более узкую и без боковых вырезов плату не удастся в нем зафиксировать. Поэтому не стоит экономить материал, уменьшая ширину платы.

Корпус берут от пришедшего в негодность игрового картриджа. Иногда приходится его немного доработать, например, укоротить имеющиеся внутри пластмассовые штыри.

При разработке программы ГИТС-2 автор стремился реализовать максимальное число тестов, заняв в ПЗУ не более 2 Кбайт. В частности, изображение испытательной таблицы хранится упакованным по оригинальному алгоритму. Коэффициент сжатия – 50,2 % (с 960 до 482 байт). При этом подпрограмма-распаковщик данных заняла всего 57 байт. Для хранения тех же данных, упакованных методом ZIP, потребовалось бы всего 435 байт, но длина их распаковщика во много раз больше.

Коды, которые необходимо занести в РПЗУ DS1 и DS2 информационной емкостью по 2 Кбайт (микросхемы КР573РФ5 или их аналоги), приведены соответственно в табл. 1 и 2.

(нажмите для увеличения)

(нажмите для увеличения)

Свойства ГИТС-2 (как и ГИТС первой версии) не зависят от типа и емкости примененных микросхем РПЗУ, поэтому последние можно комбинировать на плате в различных сочетаниях, не забывая лишь установить в нужные положения перемычки ХТ1 и ХТ2. Если заменять микросхемы в процессе эксплуатации картриджа не планируется, можно соединить соответствующие контактные площадки на плате обычными проводами вместо перемычек-джамперов.

На новой плате (при перемычке ХТЗ в положении “2”) будут работать и микросхемы, запрограммированные в соответствии с . Но применять их нужно в комплекте: обе “новые” или обе “старые”. Естественно, в последнем случае ГИТС будет обладать лишь свойствами, о которых было рассказано в первоисточнике.

Если имеется готовая плата старого варианта ГИТС, чтобы воспользоваться всеми описанными ниже тестами, достаточно установить в ее панели микросхемы РПЗУ, запрограммированные по-новому.

Желающим внести в программу свои дополнения и улучшения, поможет , где подробно рассказано о методике разработки программ для “Dendy”

После установки картриджа ГИТС-2 в “Dendy” и подачи питания на экране телевизора должна появиться испытательная таблица (верхний рисунок на 1-й стр. обложки) и прозвучать трель. Если изображение отсутствует, но звук имеется, попробуйте переставить перемычку ХТЗ на плате картриджа в другое положение, нажмите кнопку SELECT джойстика. Эта операция позволяет перейти с возможно неисправной видеостраницы на исправную. Если нет и звука, вероятно, отказали некоторые из используемых программой ячеек основного ОЗУ игровой приставки и дальнейшая работа невозможна.

Из-за особенностей видеосистемы “Dendy” сформировать на экране телевизора точные квадраты затруднительно (не удается уложиться в заданный объем ПЗУ). Поэтому во всех тестовых изображениях они выглядят прямоугольниками с соотношением сторон 4:5. Однако центральная окружность испытательной таблицы имеет правильную форму, что дает возможность оценить геометрические искажения растра и отрегулировать его размеры. Кроме того, таблица позволяет отцентрировать и сфокусировать изображения по пяти реперным знакам в центре и по углам экрана, проверить четкость по горизонтали и вертикали (200. 250 линий по мелкой сетке). Имеются участки с шахматным полем, цветовой гаммой, диагональными линиями. При нажатии кнопок ВВЕРХ, ВНИЗ любого из джойстиков изображение инвертируется (второй сверху рисунок на 1-й стр. обложки), в центре, вверху и внизу экрана появляются надписи мелким шрифтом.

К следующим 11-ти испытательным изображениям переходят с помощью кнопок ВЛЕВО и ВПРАВО. Каждое имеет по четыре варианта, переключаемых кнопками ВВЕРХ и ВНИЗ. Варианты, в свою очередь, имеют от двух до 24-х разновидностей: кнопкой А изменяют цвет изображения, кнопкой В инвертируют его или включают/выключают наложенную на основное изображение мелкую сетку. Кнопкой START переключают звуковые тест-сигналы. Переход от одного теста к другому сопровождается звуком “бип”, а начало нового цикла их смены – трелью.

Вертикальные цветные полосы (рис. 3, а) – восемь полос одинаковой ширины в следующем порядке (слева направо): белая, желтая, голубая, зеленая, пурпурная, красная, синяя, черная. Позволяют проверить правильность матрицирования, настроить контуры коррекции предыскажений, оценить цветовую насыщенность в смежных строках. Оттенки формируемых цветов зависят от особенностей видеопроцессоров “Dendy” разных моделей и могут немного различаться. Варианты: замена основных цветов дополнительными, отключение цвета (серая шкала, третий сверху рисунок на 1-й стр. обложки). Разновидности: буква С на синей полосе для удобства ее идентификации.

Горизонтальные цветные полосы (рис. 3, б, в) – восемь полос, аналогичных вертикальным, но самая нижняя – вдвое меньшей высоты.

Равномерное серое поле. Позволяет проверить и отрегулировать статический баланс белого, чистоту цвета. Варианты: четыре градации яркости. Разновидности: циклическая с периодом 2 с инверсия изображения, что позволяет проверять качество стабилизации размера изображения и устойчивость синхронизации кадровой и строчной разверток. При нажатии и удержании кнопки В частота “мигания” увеличивается вчетверо.

Равномерное красное поле. Служит для проверки чистоты цвета, выявления дефектов маски кинескопа (на изображении не должно быть белых точек). Варианты: четыре градации насыщенности. Разновидности: “мигание” с периодом 1 или 2 с.

Равномерное зеленое поле аналогично красному.

Равномерное синее поле аналогично красному.

Шахматное поле из черно-белых прямоугольников (16 столбцов, 15 строк) позволяет оценить линейность разверток, геометрические искажения растра, проверить отсутствие цветных окантовок. Варианты: инверсия изображения, увеличенные вдвое размеры прямоугольников (нижний рисунок на 1-й стр. обложки). Разновидности: наложенная на изображение мелкая сетка, замена белого одним из 12-ти возможных цветов (рис. 3, г).

Монохромные полосы (“матроска”, рис. 3, д) служат для оценки линейности развертки и равномерности окраски протяженных участков экрана. Варианты: вертикальные или горизонтальные полосы, увеличенная вдвое ширина полос, инверсия изображения. Разновидности: наложенная на изображение мелкая сетка, замена белого одним из 12-ти возможных цветов (рис. 3, е).

Точечное поле (рис. 3, ж). Белые точки (15×16) на черном фоне с маркером в центре служат для проверки фокусировки и астигматизма электронного луча по всей площади экрана, а также статического и динамического сведения лучей основных цветов. Варианты: уменьшенный вдвое или увеличенный вдвое и вчетверо шаг точек (можно выбрать оптимальный в зависимости от размера экрана телевизора). Разновидности: инверсия изображения, замена белого одним из 12-ти возможных цветов (рис. 3, з).

Сетчатое поле из 15х 16 тонких белых линий на черном фоне служит для регулировки сведения красного, зеленого и синего лучей, проверки фокусировки. Варианты: уменьшенный вдвое или увеличенный вдвое и вчетверо шаг сетки. Разновидности: инверсия изображения, замена белого одним из 12-ти возможных цветов (рис. 3, и, к).

Звуковые тест-сигналы служат для проверки канала звука телевизора. Предусмотрены следующие сигналы, переключаемые циклически кнопкой START: прямоугольные импульсы скважностью 2 (“меандр”) частотой 500 Гц, пилообразные импульсы частотой 6600 Гц, прямоугольные импульсы скважностью 4 частотой 6600 Гц, “сирена” – “меандр” линейно изменяющейся частоты (от 27 до 12500 Гц в течение 9 с).

Сколько я занимаюсь электроникой, всегда хотел заиметь генератор сигналов различной формы. Недавно мне понадобилось получить синусоидальный сигнал с помощью цифровых методов, и я решил что сделаю себе хороший генератор! В итоге я сделал простой, но функциональный генератор сигналов который может генерировать: меандр, треугольник, синус, шум и пилообразный сигналы. Максимально генерируемая частота – 60kHz (килогерц). Пока что в настоящей прошивке, частоту можно устанавливать только при генерации меандра, для остальных сигналов можно устанавливать лишь задержку в микросекундах. Основой устройства является AVR микроконтроллер ATtiny2313, сигнал генерируется с помощью 8 битного цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), данные о частоте, сигнале или задержки отображаются на ЖК индикаторе 8×2. Вот собственно принципиальная схема:

Для сборки понадобятся детали:
1. Микроконтроллер Attiny2313 – 1шт.
2. ЖК индикатор WH0802 или с HD44780 совместимом – 1шт.
3. Микросхема LM324 – 1шт.
4. Тактовые кнопки без фиксации – 3шт.
5. Резистор 10 кОм – 1шт.
6. Резистор 300 Ом – 1шт.
7. Резистор 2 кОм – 8шт.
8. Резистор 1 кОм – 9шт.

ЦАП собран на резисторах и подключён напрямую к порту B микроконтроллера, сигнал после ЦАПа усиливается с помощью операционного усилителя LM324. ЖК индикатор я применил WH0802 c совместимом контроллером, данный ЖКИ имеет 2 строки по 8 знакомест каждая. Существенно применение любого ЖК индикатора с совместимом контроллером с HD44780. Микроконтроллер применить Attiny2313 можно с любыми буквенными индексами, в любых корпусах. Кнопки можно применить любые тактовые, без фиксации. Кнопкой “Выбор” выбирается тип генерируемого сигнала. Кнопками “Плюс” и “Минус” устанавливается частота или задержка. При включении устройства оно сразу начинает генерировать сигнал, по умолчанию это меандр. Напряжение питания: 5 вольт. Вот осциллограммы генерируемых генератором сигналов:





Я собрал свой генератор сигналов в пластмассовом корпусе ZIV, вот что получилось:

Первые испытания вместе с самодельным осциллографом:

Схему я собрал на печатной плате сделанной с помощью , рисунок печатной платы в можно найти в файлах к статье. На плате я использовал детали в SMD корпусах, исключение лишь составляет микросхема LM324, она использована в DIP корпусе. Прошивку для устройства я писал в среде BASCOM-AVR исходник прилагается. Также прилагается проект устройства в программе . Кстати, после прошивки не забудьте установить следующие фьюз биты (для программы SinaProg):

Игровая видеоконсоль на AVR AVGA

Современная техника не стоит на месте и когда-то казавшиеся сложными ЭВМ состоящие из множества микросхем и прочих радиоэлементов в наше время могут быть заменены всего одним дешевым микроконтроллером, способным выполнять функции когда-то современного компьютера. В данной статье будет рассказано как с помощью одного микроконтроллера AVR и небольшой обвязки создать простейшую игровую консоль, способную «запустить» такие легендарные игры как Super Mario и Pacman, думаю у многих это вызовет чувство ностальгии. При желании, основываясь на существующей библиотеке и видеодрайвере, можно создать свою собственную оригинальную видео игру. Помимо этого данная статья расскажет о том, как легко можно превратить обычный монитор или телевизор в дисплей для вывода на него текстовой и графической информации с микроконтроллера. Таким образом, данная схема предоставляет не только функции игрушки, но и является своеобразным драйвером для сопряжения какого либо устройства с системой графического отображения информации.

Принципы работы видео систем

Чтобы понять, как же работает игровая видеоконсоль, сперва разберемся с принципами работы аналоговой видео системы. Для этого рассмотрим пример основанный на принципе работы стандартного телевизора с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ).

В стандартном телевизоре с электронно-лучевой трубкой имеется экран покрытый слоем люминофора и электронная пушку, которая излучает электроны в направлении экрана. В момент удара электрона об экран и в течении небольшого времени после удара в месте удара о слой люминофора, происходит излучение света. Траекторию электронного потока, излучаемого пушкой, можно изменить с помощью магнитного поля и тогда электроны будут ударяться в другую точку экрана. Используя такое управление можно рисовать горизонтальные линии по всему экрану. При изменении интенсивности электронного луча изменяется яркость свечения, таким образом можно получить на экране изображение. В системе PAL экран перерисовывается 25 раз в секунду. Чтобы уменьшить мерцание экрана при обновлении картинки, сначала рисуются все нечетные, а потом все четные линии. Поэтому картинка практически обновляется 50 раз в секунду. Для того чтобы получить цветное изображение, необходимо чтобы каждая точка экрана состояла из трех цветов: красного, зеленого и синего.

Изображение на экране формируется точками разной яркости. Когда электронный луч проходит по экрану, его интенсивность изменяется за счет изменения уровня видеосигнала. Но в этом сигнале нет информации о том, в какой части экрана находится в настоящее время луч. Для решения этой проблемы используется синхроимпульс, который передается в начале каждой строки. Синхроимпульс говорит телеприемнику, что текущая строка закончилась и необходимо перевести луч в начало следующей строки. Телеприемник также должен знать, когда начинается новый кадр. Об этом сообщает специальная комбинация синхроимпульсов. При обновлении кадра 25 раз в секунду изображение будет заметно мерцать, поэтому сначала рисуются все нечетные, а потом все четные линии. За счет этого число обновлений экрана увеличивается до 50 в секунду, и изображение становится более сглаженным. Информация о четности/нечетности строки передается в комбинации вертикальных синхроимпульсов. Амплитуда видеосигнала изменяется в пределах от 0 до 1В. Уровень 0,3В соответствует черному цвету, а 1В – белому (яркость цвета изменяется между этими значениями). Уровень 0В соответствует синхроимпульсу.

Для генерации видеосигнала необходима схема, способная создавать сигналы с амплитудой напряжения от 0 до 1В. Чтобы создать изображение необходимо как минимум три уровня сигнала. Телевизор должен получать уровень цвета, черного и уровень синхросигнала для того, чтобы синхронизировать изображение. Для получения трех необходимых уровней аналогового сигнала требуется два бита данных цифрового сигнала. Используя два резистора и два выхода порта микроконтроллера можно создать требуемые уровни напряжения.

При соединении обоих выходов 0 и 1 с землей, напряжение на видеовходе телевизора будит равно 0, что соответствует синхроуровню.

Выход 1 соединен с землей, а выход 0 – с +5В. В этом случае резистор 450 Ом включен параллельно 75 Ом-ному сопротивлению видеовхода телевизора, а резистор 900 Ом подключен к этой цепи последовательно. Этот делитель напряжения позволяет получить на видеовходе уровень 0,33В, что очень близко к уровню черного.

Выход 0 соединен с землей, а выход 1 – с +5В. В этом случае резистор 900 Ом включен параллельно 75 Ом-ному сопротивлению видеовхода телевизора, а резистор 450 Ом подключен к этой цепи последовательно. Этот делитель напряжения позволяет получить на видеовходе уровень 0,67В. Это уровень серого.

Оба выхода 0 и 1 соединены с +5В. В этом случае резисторы 900 Ом и 450 Ом включены параллельно, а 75 Ом-ное сопротивление видеовхода телевизора, подключено к этой цепи последовательно. Этот делитель напряжения позволяет получить на видеовходе уровень 1В. Это уровень белого.

Итак, мы можем создать синхроуровень, уровни черного, серого и белого. Этого достаточно для того чтобы создать простое изображение, как в играх Pong и Tetris. Возможно создание и большего числа уровней яркости если использовать большее число бит выходного порта.

В качестве примера вывода простейшего видеоизображения можно привести следующую последовательность импульсов.

На осциллограмме видно, что синхроимпульс имеет самый минимальный уровень сигнала, он равен 0В и его длительность составляет 4 мкс. За горизонтальным синхроимпульсом в течении 8мкс следует уровень сигнала равный 0,33В, данному уровню соответствует уровень черного, затем идет короткий импульс амплитудой 0,6В соответствующий серому, затем опять уровень черного и короткий импульс белого амплитудой 1В. Длительность всей строки составляет 52мкс. В результате подачи такого сигнала на видеовход получится такое изображение:

Отличие цветного видео от ч/б заключается в разделении белого цвета на три составляющие, это RGB цвета (R=Red – красный, G=Green – зеленый и B=Blue – синий). При смешивании данных цветов с различной яркостью можно получить любой цвет из гаммы.


Изображение показывающее эффекты наложения цветов

Реализация системы видео вывода

Разобравшись с принципом работы аналоговых видео устройств можно начать приступать к реализации собственного устройства видео вывода.

Конструктивно описываемое устройство представляет собой схему, основанную на AVR микроконтроллере, подключаемую к монитору либо телевизору через своеобразный резистивный ЦАП.

Процессоры AVR не предоставляет достаточного объема оперативной памяти для использования ОЗУ в качестве видеопамяти, поэтому некоторые элементы при работе в режиме реального времени должны использоваться в сжатом виде. Распространенный способ преодоления нехватки ОЗУ является способ разбиения экрана на блоки. В системах такого рода, экран делится на поля X*Y (блоки), и каждый блок графически адресован в таблицу текстур находящуюся в оперативной памяти. В действительности растровые изображения хранятся в другом месте, например в ПЗУ.

Основой однокристальной игровой консоли AVGA является блочная структура, основанная на прерываниях AVR управляемые аудио-видео драйвером. Однако имеются некоторые очень специфичные функции:

1. Графический драйвер может получить любой растровый блок для показа в любом месте экрана из оперативной памяти или флэш. Что это значит? Вы можете скопировать блок графики из FLASH, в оперативную памяти основной программы. Для этого укажите драйверу, что он должен получить данные для этого блока из оперативной памяти, а не из флеш. На экране ничего не изменится. Тем не менее, вы можете изменить отображение, когда блок будет в оперативной памяти. Эта функция используется для наложения (Overlay). Существует функция с именем overlay_draw(pointer_to_image, x, y, width, height). Эта функция ведет себя так же, как putimage(. ) в полноценной графической среде, отображая отдельные пиксель (не блок) по координатам плюс он имеет определяемую прозрачность, зеркальное отображение исходного растрового изображения, обрезка, выбор области рисования и т.д. Эта функция перемещает все блоки под данный спрайт оперативной памяти и рисует его. Тогда вы можете просто вызвать overlay_clear() и спрайт исчезает – все используемые блоки, на которые ссылаются, возьмутся из FLASH. Есть также классические примитивные графические функции, такие как putpixel(. ).

2. Экран может быть разделен на вертикальные участки. Каждое такое окно что-то вроде интерфейса между видимым экраном и видео-памятью. Можно, например, создать окно где-то на экране с высотой 50px, которое показывает вещи, начиная с линии 10 в псевдо видео ОЗУ. Можно создать два окна, показывающие одно и то же (клон), создать пустое окно, поэтому эти видео линии не проверяются – это экономит процессорное время, позволяет создать окно с цветом маски, и т.д.

3. Низкоуровневый графический драйвер поддерживает горизонтальную прокрутку (один блок, пиксель за пикселем). Это позволяет писать игры с горизонтальной прокруткой. Фоновая утилита рисует блоки основного объекта на определенное место на экране (окно), расположенные относительно левого верхнего угла экрана.

4. Не имеется абсолютно никаких задержек внутри системных функций. Все прерывания ядра рассчитаны для возврата процессора в основную программу, когда это только становится возможным. Быстрый режим ШИМ используется для генерации высокоточных видео синхронизаций, с правильными таймингами. Это дает более чем 3М тактов процессора в секунду для основного приложения (19.6608MHz, полноэкранное видео, PAL, 192х144).

Все может быть настроено для удовлетворения ваших требований. AVGA не использует специфических особенностей МК. Он будет работать на любом AVR ATMega контроллере, по крайней мере, имеющим один полный 16-разрядный таймер для видео.

Оптимальное разрешение выбрано для PAL это 192х144 (не разогнанный МК). Это разрешение с соотношением 4:3 и делиться на восемь. Каждый кадр PAL имеет 288 строк, поэтому, когда удваивается каждая строка, она охватывает весь экран. Для NTSC это 160х120. Обратите внимание, что вы можете сделать свое собственное видео разрешение. Вы даже можете изменить высоту блока. При разгоне МК можно получить гораздо выше разрешение, например, 320×240.

Структура программы

Программа состоит из двух основных частей, это ядро и утилиты:

1. Ядро

a. video.c – генератор видео синхронизации сигналов. Он использует один 16-битный таймер/счетчик в режиме быстрой ШИМ без задержки цикла для высокоточной генерации сигнала синхронизации. Шаблон сигнала описан как определение (define) во флеш, при этом очень легко переключаться между видео стандартами в режиме исполнения программы. Модуль настраивается в video.h или config_hw.h и config_screen.h.

b. DRIVER.S – графический видео драйвер. Драйвер вывода видео в порт. Модуль написан на ассемблере. Он производит 4-битный видео поток пикселей с периодом цикла 5 пикселей. Ширина блока фиксируется на 8 пикселей. Разрешение и размер блока могут быть изменены. Он поддерживает один блок прокрутки вдоль горизонтальной оси. Модуль настраивается в driver.h или config_hw.h и config_screen.h.

c. sound.c – звуковой драйвер. Звуковой секвенсор. Используется 8-битный таймер/счетчик в режиме CTC для воспроизведения последовательностей аудио сигнала. Модуль настраивается в sound.h или config_hw.h.

2. Утилиты

a. window.c – утилита вертикального отображения экрана. Модуль может разделять экран для вертикальных секций. Каждый может иметь различные параметры, например: прокрутка, цвет маски, таблицы текстур и т.д. модуль настраивается в window.h или config_utils.h.

b. overlay.c – плавающий рендеринг изображений. Использование оперативной памяти драйвера для возможности отображения плавающих изображений. Это обеспечивается мощным API overlay_draw(. ) который ведет себя точно так же как putimage(. ) в полноценной графической окружающей среде. Он поддерживает обрезание, зеркалирование, прозрачность и т.д. модуль настраивается в overlay.h или config_utils.h.

c. background.c – поблочный рендеринга изображения. Драйвер использует PGM отображение для вывода статичных изображений. В сочетании с прокруткой, он может отображать гладкое отображение игры с возможностью вертикальной прокрутки. Модуль настраивается в background.h или config_utils.h.

Простейший пример использования функций вывода текстовой строки через драйвер видео AVGA.

Требования к аппаратному обеспечению

AVGA успешно протестирована на следующих контроллерах:
ATmega16
ATMega88
ATmega168
ATMega128 (разогнан до 19.6608MHz)
ATMega644

Подключение AVR к монитору

Для своей работы система нуждается в одном 16-битном AVR таймере/счетчике. Горизонтальной сигнал синхронизации подается через выход OCRxB таймера. Выходной порт вертикальной выходной синхронизации может быть настроен в config_hw.h. Поток пикселов появляется при выставлении верхних тетрад порта. Поток пикселов может быть преобразован с помощью резисторного ЦАП в видео RGB со стандартной 16 цветной EGA/VGA палитрой.


Резистивный 4-х битный ЦАП

Где R1 = R2 = R3, R4 = R5 = R6 и R7 = R8 = R9;

Регулируя отношения R1:R4, легко меняется контраст между нижней и верхней границей цветной гаммы. Фактические значения резистора зависит от входного уровня монитора и импеданса. Вот несколько примеров:

ЭЛТ-монитор VGA и аналоговый ТВ PAL с разъемом SCART (75 входов Ом):
R1 = R2 = R3 = 470R
R4 = R5 = R6 = 680R
R7 = R8 = R9 = 100R

Sony PSOne TFT экран (высокий импеданс входа):
R1 = R2 = R3 = 2k2
R4 = R5 = R6 = 3k3
R7 = R8 = R9 = 1k


Цветовая палитра, полученная с ЦАП

Кроме того, R2R лестница может быть использована для создания 16 цветных оттенков серого. Такой сигнал может быть, например, смешан с VSYNC непосредственно для создания Ч/Б композитного видео.

Аппаратная реализация системы видеовывода AVGA

Разобравшись с принципами формирования видеосигнала можно приступать к изготовлению рабочего прототипа устройства. Основу устройства составляет микроконтроллер AVR ATMega168-20P. тактируемый от кварцевого резонатора на частоте 19.6608MHz. К 4м старшим выводам порта D микроконтроллера подключены резистивные ЦАП, формирующие необходимые уровни видеосигнала, а с вывода 2 порта В через делитель берется сигнал синхронизации SYNC. Питание схемы осуществляется через интегральный стабилизатор IC2 на микросхеме 78L05, обеспечивающий стабильное выходное напряжение 5В. Программирование устройства производится через 10 выводной ISP разъем.

Напряжение сигнала синхронизации снижается до требуемого уровня благодаря использованию резисторных делителей R11 и К12. В результате линии: R, G, B и VSYNC (HSYNC) могут быть подключены непосредственно к монитору (например, VGA D-Sub, разъем SCART, . ) или к устройству преобразования сигнала RGB в композитный (например, AD725).

Выход аудио сигнала через вывод OCR2B таймера Т2 должен быть подключен через конденсатор между входом и выходом аудио для удаления постоянной составляющей тока и резисторного делителя для уменьшения уровня громкости.

Фото собранного устройства в выводном исполнении представлено ниже:


Плата на Mega168

Программная реализация системы видеовывода AVGA

Библиотека драйвера видеовывода AVGA находится в архиве AVGA_release_022.zip. Описание API функций, для работы с библиотекой в файле AVGA_0_2_API_pre.pdf.

Фото и видео, демонстрирующее возможности библиотеки AVGA:

Пример фото и видео игры Super Mario, созданной с применением библиотеки AVGA, запущенной на плате “AVRmario”:

Пример фото и видео игры Pacman:

Примеры схемы и платы:

Версия в выводном исполнении

Описание:
Имеет CINCH разъемы для подключения аудио и каждого цвета (VSYNC только), стабилизатор напряжения 78L05 и шесть кнопок, извлеченных из старой AT клавиатуры.

Файлы:
m168/schematic.png схема в формате png
m168/schematic.sch схема в формате sch (eagle)
m168/layout.brd файл трассировки печатной платы (eagle)
m168/config_hw.h файл настроек конфигурации драйвера AVGA

Версия от Slime2k’s “AVRmario” в SMD исполнении

Файлы:
SuperMario/Supermario.sch Файл схемы
Supermario/Supermario.brd файл трассировки печатной платы (eagle)
Supermario/supermario_board.pdf pdf файл с трассировкой печатной платы
Supermario/config_hw.h файл настроек конфигурации драйвера AVGA

Файлы драйвера:
AVGA/AVGA_release_022.zip Драйвер системы вывода графики в аналоговом виде
AVGA/v01_demo.zip Демо проект
AVGA/AVGA_0_2_API_pre.pdf Справочник по API функциям AVGA

При написании статьи использовались следующие источники:

Схема генератора телевизионных сигналов SECAM

Описание этой конструкции было опубликовано в журнале “Радиолюбитель” №3 и 4 за 1997год.

Генератор предназначен для оценки качества работы и настройки цветных и черно-белых телевизоров. Он вырабатывает полный телевизионный сигнал системы СЕКАМ (а с дополнительным кодером – также и PAL), в котором взаимное расположение синхронизирующих и гасящих импульсов строк и полей, уравнивающих импульсов, составляющих сигнала цветовой синхронизации максимально приближены к требованиям стандарта. В отличие от большинства любительских конструкций, генератор формирует чересстрочный растр с числом строк 625. Частота кадров равна точно 50гц. Прибор обеспечивает цветовую синхронизацию как по полям, так и по строкам, что позволяет настраивать модули цветности любых модификаций.

Принцип действия генератора заключается в последовательном переборе адресов ПЗУ, в котором запрограммирована выводимая на экран информация. Это позволяет сравнительно простыми средствами получить различные испытательные изображения.

В авторском варианте генератор формирует следующие сигналы:

  • сетчатое поле – состоит из изображения вертикальных и горизонтальных белых линий, образующих квадраты;
  • шахматное поле – состоит из белых и черных клеток, в некоторые белые клетки вводятся вертикальные линии четкости;
  • градации яркости – восемь вертикальных полос со ступенчатым убыванием яркости от белого к черному;
  • красное поле;
  • зеленое поле;
  • синее поле;
  • горизонтальные цветные полосы – красная; зеленая, синяя, бирюзовая;
  • универсальная испытательная таблица, включает элементы всех вышеперечисленных изображений, позволяет комплексно оценить качество настройки телевизора.

Принципиальная схема прибора показана на рис. 1.

Кварцевый генератор на DD9.3, DD9.4 вырабатывает импульсы с частотой следования 4 МГц, которые после деления на 4 триггерами DD10.1, DD10.2 подаются на 16-и разрядный синхронный двоичный счетчик DD1…DD4. Его схема заимствована из [1]. Выходы разрядов счетчика подключены к адресным входам ПЗУ DD5, DD6. DD12.4 формирует импульс записи считанной информации, в регистр DD7. На элементах DD9.1 и DD9.2 собран формирователь импульсов вертикальных линий, DD8 и DD12 обеспечивают ввод в светлые элементы изображения линий четкости при наличии разрешающего сигнала на выводе 10 DD8. Частота сигнала четкости равна 4 МГц при выключенном цвете и 2 МГц при включенном. Яркостный сигнал формируется цифро-аналоговым преобразователем R19…R24, VD1, усиливается усилителем на транзисторах VT3…VT6 и подается на выход НЧ (VIDEO) и ВЧ модулятор.

На элементах DD13, DD14 собраны кварцевые генераторы цветовых поднесущих, которые коммутируются DD15. В эмиттерную цепь VTЗ включен контур L1, C2, на- строенный на 4,3 МГц. На нем выделяется первая гармоника сигналов цветности и одновременно несколько подавляются составляющие яркостного сигнала в полосе 3,9…4,7мгц. Это улучшает качество цветного изображения, снижается заметность “сеточки” от цветовых поднесущих.

Напряжение питания на DD13…DD15 подается при замыкании SA2 “ЦВЕТ”, При этом VT1 открывается, а VT2 запирается. Низкий потенциал с коллектора VT1 поступает на вывод 11 DD8, частота, сигналов четкости снижается до 2 МГц. При размыкании SA2 цвет выключается, VT1 запирается, увеличивая частоту сигналов четкости до 4 МГц; VT2 открывается и шунтирует контур L1, C2. Полоса пропускания усилителя VT3…VT5 расширяется, что несколько увеличивает четкость по вертикали. Переключателем SA1 “КАДР” выбирается необходимое испытательное изображение. Блок питания собран по стандартной схеме на К142ЕН5.

Генератор смонтирован на печатной плате размерами 155×85 мм. Чертеж платы показан на рисунках 2…4.

Все микросхемы, кроме DD5, DD6, DD9, DD13, DD14 серии 1533 или 555. В кварцевых генераторах предпочтительнее использовать серию 155, т.к. ТТЛШ микросхемы в данной схеме склонны к возбуждению на паразитных частотах. 1533КП15 можно заменить на 155КП7, а 1533КП17 на 153ЗКП12, 155КП2. Допустима замена счетчиков 1533ИЕ10 на 1533ИЕ18. Плата разработана под резисторы R31…R33 типа СП5-16ВА. Вывод движка у них не в центре, что следует учесть при использовании резисторов другого типа. Нумерация выводов регистра DD7 несколько отличается от стандартной. Это сделано, исходя из удобства разводки платы.

Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 5мм с подстроечником Ф-100. Она содержит 35 витков провода 0,1мм. На плате предусмотрено место для нескольких блокировочных конденсаторов по цепи питания Сб – 0,047мк, Сб1 – 47мк. Переключатель SA1 работает в двоичном коде. Можно использовать и обычный галетный переключатель на 8 положений с шифратором на диодах (рис.8). При использовании 10П1Н из схемы генератора следует исключить резисторы R1 . R3 10k. Диоды – любые кремниевые.

Наиболее дефицитными в данной конструкции являются кварцевые резонаторы. Если не удастся их приобрести, можно собрать генераторы с параметрической стабилизацией, например по схеме, описанной в [2], экспериментально подобрав число витков катушек для получения требуемых частот. Точную установку частоты лучше производить подстроечником катушки, использование для этой цели керамических конденсаторов типа КПК недопустимо вследствие их низкой температурной стабильности. Генераторы нужно собрать на отдельной плате, а DD13, DD14 использовать в качестве буферных усилителей. Опытные радиолюбители могут изготовить бескварцевые генераторы цветовых поднесущих, взяв за основу схему из [5].

Принципиальная схема ВЧ модулятора показана на рис.5. Каких-либо особенностей она не имеет.

Модулятор лучше настроить на частоту 2-го канала (59,25мгц). Если на нем ведется вещание, можно использовать 1-й или 3-й канал, на более высоких частотах снижается его стабильность. Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 5мм с латунным подстроечником. Она содержит около 7 витков провода 0,2…0,Змм. Модулятор должен быть собран на отдельной плате и помещен в экран. Радиолюбители, имеющие опыт наладки подобных устройств, могут собрать более совершенный ВЧ модулятор, описанный в [9].

При безошибочном монтаже и исправных деталях цифровая часть генератора наладки не требует. Следует только проконтролировать частоты кварцевых генераторов и, при необходимости, выставить их с точностью 2 Кгц, включив последовательно с кварцем конденсатор небольшой емкости.

Вынув из панельки DD5 и DD6, следует проконтролировать работу делителей DD10, DD1…DD4. На каждом последующем разряде частота должна снижаться в 2 раза. Затем необходимо проверить наличие уровня логической “1” на всех выходах регистра DD7. Наибольшее внимание следует уделить наладке цифро-аналогово преобразователя. Подключив вольтметр к коллектору VT4, подбором резистора R24 следует выставить уровень черного – 1,2v (рис.7).

Затем нужно соединить с “землей” контакты 10, 11, 13 на панельке DD5. При этом на выходах Q1, Q2, Q3 DD7 (выводы 5, 2, 9) должен появиться “0”, а на выходах DD12 – логическая “1”. Подбором R23 выставляется уровень белого – 2,4v на коллекторе VT4. Эту регулировку следует повторить несколько раз, т.к. уровни “белого” и “черного” влияют друг на друга. Затем, выставив уровень “черного”, соединяют с “землей” вывод 14 на панельке DD5 и подбором R22 выставляют уровень синхроимпульсов – 0,б5v на коллекторе VT4. Если номиналы резисторов R19…R21, R25…R31 соответствуют указанным на схеме, можно считать, что формирователь яркостного сигнала, настроен.

Работу генераторов цветовых, поднесущих проверяют, контролируя частоту на выводе 7 и 9 DD15. На контакты 16, 17 панельки DD5 подают при этом логические уровни в соответствии с таблицей:

Синхроимп.Градации яркостиБелые точки
Q7 Q6Q5Q4Q3 Q2 Q1Q0
3,9000 00 – вкл.0 – уров. СИ0 0 0

формир. точки по переходу из “0” в “1”
4,2500 1
4,4061 01 – выкл.1 – уров. “черного”1 1 1

Контур L1 C2 перед установкой на плату следует настроить на частоту 4,3мгц с помощью ГИР-а или ГСС.

Затем подключают генератор к видеовходу хорошо настроенного телевизора, устанавливают в панельки DD5, DD6 и визуально оценивают качество изображения, SA2 должен быть разомкнут. Подбором R4 или C1 следует добиться одинаковой яркости вертикальных и горизонтальных линий сетчатого поля. Затем, замкнув SA2 и вращая R32, R33 и подстроечник L1, следует добиться наилучшего качества цветного изображения. Настройка модулятора заключается в точной установке частоты ВЧ генератора и достижении наилучшего качества изображения вращением R7 модулятора и R31 генератора. Может потребоваться также подбор точки подключения общего провода.

Теперь о том, как запрограммировать ПЗУ. Каждая строка телевизионного растра подразделяется на 64 знакоместа, в любом из которых может быть сформирован уровень синхроимпульса, уровень черного, 8 градаций яркости белого или белая точка. На яркостный сигнал может быть наложена цветовая поднесущая частотой 3900, 4250, 4406 или 4756 Кгц (рис.7). Для отображения одной строки необходимо 64 байта в ПЗУ DD5, которые выбираются шестью младшими разрядами адреса. В DD6 записывается информация о том, какая именно строка формируется в данный момент. Это определяется разрядами 0…4. Если запрограммирован разряд 5, в соответствующее знакоместо вводятся линии четкости. Разряд 7 используется для ограничения коэффициента пересчета DD1…DD4 до 625.

Каждый телевизионный кадр занимает 1кб, поэтому емкости К573РФ4 достаточно для формирования 8 кадров, которые выбираются SA1. Если вместо К573РФ4 использовать 27128 емкостью 16кб, то проблемы выбора не возникнет. В этом случае вывод 26 (A13) DD6 следует соединить с +5v через резистор 10к и с разрядом 8 переключателя SA1 аналогично выводам A10, A11, A12 DD6. С другой стороны, ограничившись двумя кадрами, в качестве DD6 можно использовать К573РФ5 емкостью 2кб. При этом выводы 26 и 23 панельки под DD6 следует соединить с +5v и вставлять микросхему со сдвигом на 2 ноги, т.е. 1-й вывод в 3-е гнездо, 2-й – в 4-е и т.д. В переключателе SA1 будет использоваться только 1-й разряд.

Необходимо отметить один принципиальный недостаток выбранного способа формирования цветовых поднесущих. В момент их коммутации возникают большие дифференциально-фазовые искажения, которые проявляются как тянущиеся продолжения на цветовых переходах. Это не позволяет изменять частоту цветовой поднесущей в течение одной строки и, соответственно, сформировать вертикальные цветные полосы. Однако, на мой взгляд, этот недостаток окупается высокой стабильностью частот и простотой схемы. Подобный принцип реализован и в популярной конструкции [4]. Изготовление же стандартного кодера СЕКАМ [7] без применения специализированных ИС – задача очень сложная. Известные разработки [6,8] пригодны разве что для изучения принципов цветного телевидения, но отнюдь не для настройки телевизоров.

Прошивка ПЗУ DD5, DD6 tv.zip 13кб

  1. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. -М. ; Металлургия, 1988.
  2. Литвинчук А. О замене кварца в ПК “Спектрум”. -Радиолюбитель, 1992, N 7, с.8.
  3. Дергачев В. Генератор испытательных сигналов. -Радио, 1985, N 6, с. 30-32.
  4. Отрошко В. Приставка к генератору испытательных сигналов. -Радио, 1988, N 4, с.30-32, 48.
  5. Пронин В. Бескварцевая приставка к ГИС. -Радио, 1991, N 12, с.42-44.
  6. Шкуропат В. Устройство формирования цветных полос для приставки к ГИС,- Радио, 1992, N 1, с.40-43,56.
  7. Хохлов Е.Н. Декодирующие устройства цветных телевизоров -М.: Радио и связь, 1987.
  8. СЕКАМ на выходе компьютера. -Радиолюбитель, 1992, N 5, С. 4,5.
  9. Васильев В. Телевизионный модулятор с синтезатором частот. -Радиолюбитель, 1993, N12, с. 2,3.

mailto: ra4nalr (at) write.kirov.ru

mailto: ra4nal (at) yandex.ru

© 1996-2000г. Воспроизведение материалов сайта в любом виде только с согласия автора.

Читайте также:  Canon EOS 90D: обзор характеристик, цена, плюсы и минусы
Ссылка на основную публикацию