用ＡＶＲ單片機制作電視信號發(fā)生器

耿振華

早期制作的電視信號發(fā)生器基本上是由分頻器和門電路構(gòu)成，所用元器件較多、電路復(fù)雜，自制起來相當麻煩，要想增加顯示圖像的種類或改變信號的時序就更困難了。高速單片機的出現(xiàn)給信號發(fā)生器的設(shè)計制作帶來了極大的方便，不但能根據(jù)需要靈活地設(shè)計軟件，而且芯片的外圍電路也簡單得多，體積可以做得非常小巧。本信號發(fā)生器使用AVR系列的AT90S2313-10芯片，價格低廉，大部分指令的執(zhí)行時間僅為0.1μs，可以產(chǎn)生棋盤格、橫條、豎條、方格四種圖像和一路音頻信號。

硬件電路如附圖所示，輸出信號使用了PB口的PB0、PB4、PB7三個端子，圖像輸出端置1時為白色電平，清0時為黑色電平。各端口的輸出電平是相等的，為了滿足同步電平低于消隱電平的要求，在視頻輸出與復(fù)合同步之間串接了一個開關(guān)二極管，使同步電平總是低于消隱電平0.6V，同時二極管又具有較小的動態(tài)電阻，比串聯(lián)電阻具有更好的頻率響應(yīng)，經(jīng)對比度電位器適當衰減后基本接近標準的電視信號。圖像類型的轉(zhuǎn)換是由復(fù)位鍵完成的，接通電源時每按動一次復(fù)位鍵轉(zhuǎn)換一種圖像，四種圖像循環(huán)顯示。

因為圖像是相對靜止的幾何圖形，為了簡化軟件，程序沒有采用奇偶隔行掃描，每幀圖像由312行組成，源程序見本刊網(wǎng)站（www.eleworld.com）,程序中用Z寄存器作為行掃描計數(shù)器。從第1行至26 行為場消隱，其中第2、3行為場同步，剩余的286行分為13段，每段22行。場消隱結(jié)束時設(shè)定場圖像初始值，然后場圖像值逐段取反，直至掃描正程結(jié)束，產(chǎn)生13條寬度相同黑白相間的橫條圖像，周而復(fù)始。本程序設(shè)計的垂直、水平圖像的條數(shù)均為奇數(shù)，這樣掃描正程開始和結(jié)束前的圖像相同，設(shè)置為白色，調(diào)整幅度時便于與消隱電平區(qū)分。

主程序的順序就是行掃描周期的時序，場圖像是由若干行組成的。行場掃描的圖像初始值以及場消隱、場同步的起止時間判斷與執(zhí)行都是在行同步和行消隱其間完成的。為了產(chǎn)生精確的行時序信號，滿足電視制式的要求，程序結(jié)構(gòu)以時間為編程標準，不可能完全按照結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計，理解起來稍難一些。除非完全熟悉程序結(jié)構(gòu)，否則改動任何一條指令都可能會改變行掃描周期。本程序設(shè)定的行消隱寬度為12μs，行同步寬度為4.7μs，行周期為64μs。在行消隱結(jié)束時設(shè)置行圖像初始值，每隔3μs行圖像的值取反，產(chǎn)生17條寬度相同黑白相間的豎條圖像。

棋盤格是行、場圖像異或運算產(chǎn)生的。為了使圖像轉(zhuǎn)換簡單，在異或運算中令場圖像的值始終為0輸出行圖像（豎格）。同樣當行圖像的值始終為0時，則輸出值為場圖像（橫格）。方格是由行、場圖像執(zhí)行或運算產(chǎn)生的。每按動一次復(fù)位鍵圖像類型寄存器加1，再屏蔽其高6位，這樣寄存器的值只能在0至3范圍內(nèi)變化，主程序則根據(jù)圖像類型寄存器的值判斷執(zhí)行相應(yīng)的子程序改變圖像類型。圖像長寬之比為17/13，基本與屏幕一致。

音頻信號是行頻16分頻得到的，用寄存器作為音頻計數(shù)器，音頻計數(shù)器逐行加1，屏蔽高4位，當寄存器值為0或8時分別向音頻輸出端寫0或1，所以音頻頻率為976Hz。

在本刊網(wǎng)站提供的源程序是在AVR Studio 3.56環(huán)境下編寫、編譯、調(diào)試，并附有源程序和編譯后的hex文件，供不同要求的讀者參考。