Генератор видеосигнала на микроконтроллере измерения. Dendy - генератор испытательных телевизионных сигналов

Генератор подключают к антенному входу телевизора, работающем на первом или втором телевизионном канале. Получая на экране различные испытательные изображения, можно свести лучи цветного кинескопа, добиться чистоты цвета и баланса белого, откорректировать геометрические искажения, размеры и центровку растра, отрегулировать фокусировку и т.д. Прибор формирует чёрное и белое поле, шесть и двенадцать вертикальных полос с градациями яркости, вертикальные и горизонтальные чередующиеся полосы и линии, а также шахматное и сетчатое поля и много других комбинаций, в том числе возможна инверсия сигнала. С целью упрощения, генератор формирует построчный растр с числом строк 315. Частота кадров равна 49,6 Гц. Принципиальная схема генератора показана на рисунке. Он состоит из кварцевого генератора образцовой частоты (DD5.1, DD5.2), формирователя телевизионных сигналов (DD1 – DD4, DD5.3, DD5.4, DD6, DD7), устройства сложения (VD5 – VD7, R17 – R19) и генератора РЧ (VT1). Кварцевый генератор вырабатывает импульсы с частотой следования 4 МГц.

В результате её деления на выходе 15 счётчика VD2 на каждый 16-й входной импульс формируется импульс 0.1 мкс, образуя сигналы частотой 250 Гц. создаёт на экране вертикальные линии. Он проходит на переключатель SB5. Частоту повторения этой последовательности счётчик D1 делит до строчной (15625 Гц), на выходе 1 получаем сигнал вертикальных полос, поступающий на переключатель SB4.1. Резисторы R2 - R5 преобразуют сигналы двоичного кода на выходах 1, 2, 3, 4 счетчика DD1 в ступенчато изменяющееся напряжение градаций яркости. Строчные гасящие и синхронизирующие импульсы с периодом следования 64 мкс. формируются триггерами микросхемы D3. До появления импульса на входе R, триггер DD3.1 находится в единичном состоянии. Поступающий на вход R импульс, устанавливает его в нулевое состояние, что соответствует началу формирования строчного гасящего импульса. Триггер возвращается в исходное состояние под воздействием на его вход С второго положительного перепада, возникающего на выходе 1 счётчика DD1. На инверсном выходе триггера получаются положительные гасящие импульсы длительностью 12 мкс. Триггер DD3.2 формирует строчные синхроимпульсы длительностью 4 мкс, фронт которых сдвинут на 2 мкс относительно фронта гасящих. Обеспечивают это элементы VD1 и R6, выполняющие операцию ИЛИ и управляющие входом D. В этом же триггере в строчный синхросигнал вводятся кадровые синхроимпульсы, поступающие на вход R, в результате чего на его выходе формируется смесь синхроимпульсов. На микросхемах DD4, DD6 и элементах DD5.3, DD5.4 выполнен формирователь кадровых синхроимпульсов и сигналов горизонтальных линий и полос. Формирование сигнала горизонтальных полос происходит при прохождении импульсов, снимаемых с выхода S1 счётчика DD4, через триггер DD6. При этом частота их следования уменьшается вдвое, а скважность становится равной 2.

На элементах DD7.1, DD7.2, R14, VD3 выполнено устройство, в котором из двух исходных сигналов, поступающих на вход элемента DD7.1 формируется третий. Для получения шахматного или сетчатого поля одновременно нажимают на кнопки SB4, SB6 (вертикальные и горизонтальные полосы). Если нажать кнопку SB8, то получим точечное поле. Различные комбинации нажатых кнопок SB1 – SB9 позволяют получить множество других изображений на экране. Полный видеосигнал положительной полярности образуется в устройстве сложения на элементах VD5 – VD7, R17 – R19. При одновременном нажатии кнопок SB3, SB4 и SB6 в устройстве формируется сигнал шахматного поля, квадраты которого заполнены полосами градаций яркости. Видеосигнал снимается с резистора R19, поступает с конденсатора С3 на генератор РЧ, где происходит модуляция по коллектору транзистора VT1. Приставка к прибору собрана в том же корпусе на отдельной печатной плате. Она позволяет проверять работу цветовой синхронизации и весь тракт прохождения цветоразностных сигналов, настраивать частотные детекторы в блоках цветности. Приставка обеспечивает формирование испытательных изображений чередующихся цветных полос. В режиме проверки частотных детекторов и установки их нулей, по всему полю через строку передаются сигналы цветовых поднесущих.

Функционирование всего тракта цветоразностных сигналов контролируют по изображению на экране цветных полос. При этом включая различные испытательные сигналы самого генератора. Принципиальная схема приставки показана на рисунке. Она состоит из кварцевых генераторов частот цветовой синхронизации 3900 кГц (элементы DD4.1, DD4.2) и 4756 кГц (DD5.1, DD5.2) и цветных поднесущих 4250 кГц (DD3.1, DD3.2) и 4406 кГц (DD8.1, DD8.2), коммутаторов частот цветовой синхронизации (DD4.3, DD4.4, DD5.3, DD6) и цветовых поднесущих (DD3.3. DD8.3, DD10), сумматора (DD7, R4 – R6, R9 – R11), генератора временного интервала (DD9) и формирователей импульсов (DD1, DD2, DD3,4, DD5.4). Приставка включается кнопкой QB1. Из строчных синхроимпульсов, поступающих в приставку с генератора, триггер DD2.2 формирует импульсы полустрочной частоты. И длительностью (64 мкс) для коммутации сигналов цветовой синхронизации. С выхода триггера они воздействуют непосредственно на элемент DD5.3 и через инвертор DD1.3 на DD4.3, которые поочерёдно, через строку пропускаю сигналы частот цветовой синхронизации 4756 и 3900 кГц. После суммирования этих сигналов в элементе DD4.4 пакеты частот цветовой синхронизации приходят на элементы DD6.1 и DD6.2. Кроме того с выходов триггера DD2.2 и инвертора DD1.3 импульсы полустрочной частоты через контакты SB2.1 и SB2.2 переключают элементы DD8.3 и DD3.3 , которые также поочерёдно пропускают сигналы частот цветовых поднесущих 4406 и 4250 кГц с их генераторов на элементы DD10.1 и DD10.2. В сумматоре на элементах DD7, R4 – R6, R9 – R11 сигналы цветовой синхронизации и цветовой поднесущие складываются и через конденсатор C1 поступают в точку соединения резисторов R17, R18 и диод VD7 генератора и затем на автогенератор РЧ, иодулируя полный телевизионный сигнал. На рис.5 изображена двухсторонняя печатная плата на которой собрана приставка.

Питается генератор сигналов от источника стабилизированного напряжения, схема которого изображена на рисунке. Светодиод HL1 индицирует включение устройства. Детали. Катушка генератора L1 содержит 8 витков провода ПЭВ-2 0.23 и намотана виток к витку на каркасе диаметром 5 и длиной 15 мм с подстроечным сердечником СЦР-1. На этом же каркасе расположен виток связи L2 из того же провода. Трансформатор Т1 – любой малогабаритный, рассчитанный на ток во вторичной обмотке не менее 0.3 А при выходном напряжении 8 В. Все детали генератора сигналов смонтированы на двухсторонней печатной плате. Плата изображена с двух сторон на рисунке 4. Кварцевые резонаторы в приставке можно заменить последовательными контурами катушки которых наматывают на виток к витку проводом ПЭВ-2 0.23 на ребристых каркасах диаметром 7 мм с подстроечниками СЦР-1 (от радиоприемника Меридиан). На частоту 3900 кГц в приставке и 4мГц в генераторе катушки контуров содержат по 75 витков, емкость конденсаторов 62 пф. На частоту 4756 кГц катушка содержит 60 витков, ёмкость конденсатора 51 пф. На частоту 4250 кГц - 58 витков, конденсатор 68 пф. На частоту 4406 кГц – 48 витков, конденсатор 82 пф.

Настройка генератора сигналов. При настройке контура 4 МГц в генераторе, подключённом к телевизору, его подстроечником сначала добиваются устойчивой строчной синхронизации на экране телевизора, а затем включив кнопками SB5, SD7 сетчатое поле добиваются равенства сторон квадратов. Для настройки контуров в приставке включают в генераторе кнопку SB9 – инвертирование, а на приставке QB1 и SB1 (синие и зелёные полосы). Вращая подстроечник контура 4756 кГц добиваются устойчивого изображения цветных полос сначала бирюзового, а затем при настройке контура 3900 кГц – ярко зелёного цвета. После этого отжать кнопку SB1 и настраивают контуры на 4250 и 4406 кГц получают свечение красных и сиеих полос. Следует отметить если в телевизоре неправильно отрегулировано АРУ при подключении генератора сигналов, изображение может быть искажено. Необходимо сначала отрегулировать АРУ в телевизоре. Автор конструкции - Валерий Иванов. E-mail: [email protected]

Используя программу Sprint Layout 3.0,Вы можете изменять мой вариант разводки
печатных плат.(например,у Вас другой силовой трасформатор,диодный мостик,
корпус)
Схема и печатная плата пока так сказать для затравки.(изменен каскад на
тр-ах V5 и V6).В последующем будут выложены файлы (и доработка)
1.Генератор полного цветового телевизионного сигнала на двух микросхемах
Статья из ж. " РЭТ " №5 2003 г. автор:М.Медведев (формат DJVU)
2.Video pattern generator -автор: Marcelo Maggi
3.Зарубежные интегральные видеокодеры
Статья из ж. " Радиоаматор " №1-3 2002 г.автор:С.М.Рюмик (формат DJVU)
4.Даташиты на м/c TDA8505,CXA1645M в формате DJVU (я преобразовал из PDF -
меньше во много раз занимают места).

Для генерации видеосигнала достаточно всего одного микроконтроллера 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 8x6;
- сетка 12x9;
- мелкое шахматное поле 8x6;
- крупное шахматное поле 2x2;
- 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. 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.

Пробник-генератор ТВ сигнала собран на основе микроконтроллере серии pic12f629, и по совокупности габаритов, потребления тока, стоимости изготовления прибора и функционалу для телемастера, просто незаменим. Напряжение питания 3 вольта, т.е. две пальчиковые батарейки. Ток потебления в режиме генерации 11 миллиампер, в режиме сна - всего 3 микроампера.

Принципиальная схема ТВ генератора сигнала

Рисунок печатной платы