ZX=ДИГИТАЙЗЕР
(С) В.М.Гетманец "РадiоАматор 10/95"
-----------------------------------------
ОТ РЕДАКЦИИ: ввиду особенностей вывода на
экран содержимого статьи и невозможностью
в полной мере поддержать стандарт отобра-
жения наименования сигналов компьютера и
схематических тонкостей, используемых во
всех печатных схемах, решено вместо верх-
ней черты использовать нижнее подчёркива-
ние. Данная оговорка действительна ТОЛьКО
для статей из "железного" раздела.
ЧТО ЭТО ТАКОЕ?
==============
"Дигитайзером" называется устройство,
преобразующее видеосигнал в цифровую фор-
му для дальнейшей его обработки на компь-
ютере. Предлагаемое устройство позволяет
наблюдать на экране компьютера ZX-Spect-
rum чёрно-белое телевизионное изображение
в реальном времени (50 кадров в секунду)
в оцифрованном виде - различным градациям
яркости соответствует различная плотность
точек (пикселей) на экране. Текущий кадр
находится в видеоОЗУ компьютера, что поз-
воляет как распечатать его на принтере,
так и записать на магнитный носитель для
дальнейшей обработки.
Устройство стыкуется с ZX-Spectrum че-
рез системный разъём и не требует никаких
переделок в компьютере.
ПРИНЦИП РАБОТЫ
==============
Видеосигнал на вход устройства подаёт-
ся с входа видеодетектора радиоканала те-
левизора, который работает вхолостую при
использовании телевизора в качестве мони-
тора. Также можно подавать сигнал с выхо-
да телекамеры или видеомагнитофона. Пре-
дусмотрены два способа обращения к ZX-Ди-
гитайзеру: аппаратный (замыканием пере-
ключателя) и программный - в момент запи-
си любого числа в порт #F7 текущий кадр
запоминается в видеоОЗУ.
Изображение состоит из 256х192 точек,
атрибуты не используются. Часть изображе-
ния, соответствующее наружной рамке экра-
на (BORDER), в ОЗУ не записывается. Га-
рантируемое число градаций яркости не ме-
нее 6.
Важным преимуществом данного устройст-
ва являются простота конструкции и под-
ключение к компьютеру, возможность работы
в реальном времени, два способа управле-
ния - аппаратный и программный, возмож-
ность передачи градаций яркости изображе-
ния, отсутствие дефицитных деталей. Самым
основным недостатком является ориентация
на компьютеры с общим полем памяти: "Ле-
нинград", "Пентагон", "Балтик", "Балтик",
"Профи" и другие. Для владельцев компью-
теров с раздельными полями памяти типа
"Краснодар", "Львов", "Оризон-микро" и им
подобным в схеме "ZX-Дигитайзера" имеется
определённая избыточность (формирование
сигналов WR, RD, A15), позволяющие произ-
вести индивидуальную адаптацию устройства
под любую модель. Более того, схему сов-
сем нетрудно приспособить к режимам повы-
шенного разрешения, имеющимся в компьюте-
рах "Профи" и "АТМ-турбо", однако это вы-
ходит за рамки данной статьи.
Важным и необычным, по мнению автора,
в данной разработке является применение
для оцифровки изображения аналого-цифро-
вого преобразования (АЦП) амплитуда -
скважность, широко используемого в схемах
импульсных источников напряжения. Допол-
нение АЦП чересстрочным фазоинвертором
позволило значительно повысить качество
оцифрованного изображения. Новой (при
всей кажущейся очевидности) явилась также
идея аппаратной реализации прямого досту-
па в память компьютера, позволившая уст-
ройству работать в режиме реального вре-
мени.
ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
==============
Все сигналы, кроме DOS и 7МГц, подают-
ся на разъём X1 с выводов процессора Z80.
Черта над названием сигнала означает, что
его активный уровень низкий. Сигнал час-
тотой 7 МГц берётся с соответствующего
счётчика либо триггера ТМ2, который нахо-
дится на плате компьютера. О сигнале DOS
подробнее будет сказано ниже.
Запись в порт 247 (#F7) и нажатие кноп-
ки К1 приводят к сбросу триггера DDЗ.2.
При этом активизируется сигнал BUSRQ, ко-
торый отключает процессор Z80 от шин, пе-
реводя его выводы в Z-состояние. Освобо-
див шины, процессор выставляет сигнал BU-
SAK на вход D микросхемы DDЧ.1, активизи-
руя сигнал AEN, разрешающий захват диги-
тайзером адресной шины. Одновременно с
этим строчные синхроимпульсы начинают по-
ступать через элемент DDб.4 на триггер
DDЗ.1 и устанавливают его в единичное со-
стояние, разрешая тем самым работу гори-
зонтальных счётчиков DD1.2 и DD2.1, от-
считывающих число тактовых импульсов в
одной строке. Снимается также сигнал
сброса с "вертикальных" счётчиков DD1.1 и
DD2.2, которые подсчитывают число строк.
После отсчёта 64 строк (BORDER сверху
экрана) сигнал V6 через элементы DD8.2 и
DD8.4 сбрасывает вертикальные счётчики и
триггер DDЧ.2. Теперь начинается отсчёт
192 строк синклеровского экрана в сопро-
вождении низкого уровня сигнала VEN.
Одновременно горизонтальные счётчики
отсчитывают 96 тактовых (7 МГц) импульсов
от фронта каждого строчного синхроимпуль-
са в качестве левого BORDER`а. В течение
последующих 256 тактовых импульсов, соот-
ветствующих экранной области, на 6-ом вы-
воде микросхемы DDS.1 поддерживается низ-
кий уровень. Низкий уровень на этом выво-
де вместе с сигналом VEN разрешает вывод
данных на шину DD1.4 и формирование сиг-
налов MREQ и WR DD11, что приводит к за-
писи сформированных данных в ту ячейку
экранной области ОЗУ компьютера, адрес
которой выставлен в данный момент на DD14
и DD15.
Обратите внимание, что до этого акти-
визировался сигнал RD и адрес A15 указы-
вает на верхнюю половину ОЗУ. Это необхо-
димо для проведения процесса регенерации
ОЗУ в компьютерах с раздельным полем па-
мяти. Для них же формируются сигналы WR,
RD и A15. Для компьютеров с общим полем
памяти достаточно, чтобы первые два сиг-
нала имели всегда высокий уровень, а тре-
тий - всегда низкий. Этого можно добить-
ся, если WR и RD соединить с шиной пита-
ния +5В резисторами 3/10 кОм, а на вывод
4 микросхемы DD16 подать нулевой уровень.
После окончания записи в ОЗУ последней
строки сигнал с элемента DD8.1 через эле-
мент DD7.3 устанавливает триггеры DDЗ.2 и
DDЧ.1 в исходное состояние, блокируя ра-
боту цифровой части схемы ZX-Дигитайзера.
Сигнал BUSRQ снимается и управление шина-
ми передаётся процессору Z80.
Аналоговая часть устройства состоит из
предварительного усилителя VT1, эммитер-
ного повторителя VT2, амплитудного детек-
тора (селектора синхроимпульсов) VT3 и
выходного усилителя видеосигнала VT4. От
номиналов элементов дифференцирующего
фильтра С5, R12, R13 и R14 зависит вид
картинки на экране. При R12=0 имеем мак-
симальное число градаций яркости (диффе-
ренцирования нет), а С5, R13 и R14 тогда
не нужны. При отсутствии R12 получается
контурная картинка, похожая на детский
рисунок.
На элементе DD10.4 формируются импуль-
сы с частотой 3,5 МГц, фаза которых меня-
ется на 180 градусов от строки к строке.
Интегрирующая цепочка R17, С9 придаёт им-
пульсам пилообразную форму, а компаратор
DA1 сравнивает уровень пилообразного им-
пульса на входе 3 с уровнем яркостного
сигнала на входе 4. Чем выше уровень яр-
костного сигнала, тем более короткую
часть он отрезает от "пилы", что приводит
к изменению скважности (соотношения дли-
тельностей нулевого и единичного уровней)
выходного сигнала микросхемы DA1, а зна-
чит, и яркости соответствующей области на
экране компьютера. Наличие элементов С10
и R18 позволяет менять контрастность изо-
бражения. Размах сигнала на входе 4 DA1
устанавливают подбором резистора R9. На
элементах DD9.1, DD9.2 собран фильтр низ-
ких частот, выделяющий кадровые синхроим-
пульсы из синхросмеси.
НАЛАДКА ДИГИТАЙЗЕРА
===================
Наладку следует начинать с аналоговой
части, т.к. до появления кадровых синхро-
импульсов (КСИ) на третьем выводе DDЧ.1 и
синхросмеси (SYN) на третьем выводе DDЗ.1
цифровая часть работать не может. Для на-
ладки этой части схемы подключать плату к
компьютеру не обязательно.
Вход VIDEO подключается к выходу виде-
одетектора телевизора напрямую либо (при
сильных помехах приёму) через эммитерный
(истоковый) повторитель, аналогичный кас-
каду на VT2, R5, R6.
Качество работы амплитудного селектора
зависит от уровня сигнала на коллекторе
VT1, который регулируется резистором R3.
Добейтесь чётких КСИ и SYN, а затем под-
бором R9 установите амплитуду сигнала на
4-ом выводе DA1, примерно равную амплиту-
де на 3-м выводе этой микросхемы (2/3В).
Для проверки цифровой части схемы зам-
кните кнопку К1. Проверьте наличие всех
выходных сигналов: сигнала на 3-м выводе
DA1 и первом выводе DD12, убедитесь, что
сигнал BUSRQ соединён с 25-м выводом про-
цессора. Сигнал DOS заводить с платы кон-
троллера дисковода (низкий уровень озна-
чает включение контроллера), но можно
просто замкнуть 13-й вывод DD7.4 на +5В.
Теперь плавно подстройте резистор R18
до появления изображения на экране. Регу-
лярное повторение одинаковых частей изо-
бражения наверняка означает замыкание ад-
ресов в любом месте дигитайзера, начиная
со счётчиков. Периодическая помеха, появ-
ляющаяся на картинке, требует более точ-
ного подбора конденсатора С11 либо инвер-
тирования сигнала 7 МГц.
Резисторы R12, R16, R17 можно заменить
перемычками. Вместо микросхем серии К555
можно использовать аналогичные микросхемы
серии К1533 без ограничений. Для устране-
ния возможного самовозбуждения микросхемы
К554 САЗ рекомендуется замкнуть между со-
бой выводы 7 и 8. Между шинами питания
желательно равномерно по площади платы
установить не менее четырёх конденсаторов
ёмкостью 47 нФ...1.0 мкФ. Разводка разъё-
ма X1 дигитайзера полностью идентична
разводке системного разъёма компьютера
Ленинград-2.
Вывод 5 микросхемы D11 лучше всего не
припаивать к плате (отогнуть) и соединить
его с выводом 2 этой же микросхемы. Необ-
ходима одна перемычка между первым выво-
дом D14 и восьмым выводом D6. Между IORQ
и +5В поставьте резистор 1/3 кОм.
СПИСОК ДЕТАЛЕЙ
==============
Можно использовать микросхемы любой се-
рии 555 или 1533. Применяемые детали:
X1 - СНП-64
R1,R2,R6,R7,R13,R19 - 1К
R3,R18 -22К
R4,R10,R11 - 240
R5,R14,R15 - 10К
R8 - 100К
R9,R20,R21,R22 - 3К
R12,R16,R17 - 0...27
С1,С2,С4,С8 - 1.0
С3 - 33Н
С5 - 100
С6 - 47.0
С7 - 6Н8
С9 - 1Н5
С10 - 0.1
С11 - 470
DD1...DD2 - К5SSUE19
DDЗ...DDS - К5SSTM2
DDб - К5SSЛЛ1
DD7 - К5SSЛИ1
DD8 - К555ЛАЗ
DD9 - К5SSЛЕ1
DD10 - К5SSЛПS
DD11 - К5SSЛП8
DD12,13 - К5SSUP16
DD14 - К5SSUP23
DD15,16 - К5SSUP22
DA1 - К55ЧСАЗ
VT1...VT4 - КТЗ15Г
ПРАКТИКА
========
Несколько десятков экземпляров диги-
тайзера успешно подключались ко всем по-
пулярным вариантам "ZX-Spectrum" с общим
полем памяти. Во всех случаях устройство
показало хорошую работоспособность и ста-
бильность параметров как при работе с те-
лекамерами и видеомагнитофонами, так и со
всеми моделями телевизоров.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ
================
Читатели, владеющие ассемблером, могут
самостоятельно написать сложные програм-
мы, которые, например, смогут запоминать
и воспроизводить целые отрезки телепере-
дач как на весь кадр, так и на 1/16 экра-
на. Для примера программа на бейсике, ко-
торая осуществляет просмотр на экране ва-
шего компьютера телевизионной передачи и
запись выбранного кадра на диск:
10 INPUT "Filename:"; A$: REM вводим имя
файла
20 OUT 247,0: PAUSE 0: REM записываем
один кадр в ОЗУ
30 IF CODE INKEY$ <> 32 THEN GO ТО 20:
REM если нажать на пробел, то программа
запишется на диск; любая другая клавиша -
просмотр следующего кадра
40 RANDOMIZE USR 15619: REM: SAVE A$
CODE 16384,6144
50 GO ТО 10
СХЕМА ДИГИТАЙЗЕРА
=================
Не-е, не так быстро... Э-э-э, это уже
не В.М.Г., а Макс - редактор журнала. Мне
ну очень жаль, но такая лень напала схему
рисовать, учитывая её размеры, что вы уж
простите великодушно... Если кому надо,
то я могу выслать вам ксерокопию схемы за
определённую плату. Плата чисто символи-
ческая - ксерокопия листа стоит 20 копеек
и конверт по Украине на данный момент 45
копеек. Короче, жителям Украины схема бу-
дет стоить 1 гривну, а всем остальным чи-
тателям - 30 центов США. В письме с зака-
зом отсылайте квитанцию о переводе (для
России) или шлите 1 гривну в этом же по-
слании, но так, чтобы она на свет не про-
свечивалась. Ещё короче - нет денег - нет
схемы! Нет квитанции - буду ждать прихода
денег, а это около месяца из России. На-
пример, из Курской области перевод шёл 1
месяц ровно. Я представляю, сколько будет
идти с Урала...
Other articles:
