Генератор прямоугольных сигналов на микроконтроллере. Генератор видеосигнала на микроконтроллере измерения

28.08.2023

Принципиальная схема ТВ генератора сигнала

Рисунок печатной платы

Данный пробник умеет генерировать пять картинок, что вполне достаточно для проверки и ремонта строчной, кадровой развёрток телевизора, регулировки сведения и геометрических искажений растра, баланса цвета, контроля прохождения сигналов по цепям телевизора. При кратковременном нажатии на кнопку он просыпается и начинает генерировать первую картинку, при последующих нажатиях на неё картинки переключаютса по кругу. При длительном удержании кнопки, в момент отпускания генератор переходит в режим сна. Также в режим сна он переходит автоматически если он включен более 5 минут.

К статье прилогается архив, в котором есть схема, плата пробника, две прошивки . На видео видно, что у меня на телевизоре картинка слегка не линейна - это потому, что телевизору 12 лет, а может что-то в видеовходе не то.

Таймер формирует временные интервалы заданной длительности, Счетчик 1 считает эти импульсы, и при необходимости меняет временные интервалы, генерируемые таймером. Счетчик 2 отсчитывает нужное количество импульсов и, досчитав да заданного значения, останавливает таймер.

Алгоритм работы устройства

Таймер Т1 формирует временные интервалы заданной длительности, по окончанию интервала он формирует прерывание, в котором его значения обновляется. Таким образом, можно сформировать любую последовательность импульсов с любыми параметрами (период, длительность, скважность).

Подпрограмма прерывания начинается с проверки – не последний ли это импульс, если последний,таймер останавливается. Если не последний, производится проверка, это имульс или пауза между импульсми (длительность импульса - 2500 мкс, длительность паузы - 7500 мкс), таким образом, поочередно формируются временные интервалы импульса и паузы.

Описание режима CTC

Режим сброса таймера при совпадении (СТС)

Рис. 1. Блок-схема T0

В режиме СТС (WGM01, WGM00 = 0b10) регистр OCR0 используется для задания разрешающей способности счетчика. Если задан режим CTC и значение счетчика (TCNT0) совпадает со значением регистра OCR0, то счетчик обнуляется (TCNT0=0). Таким образом, OCR0А задает вершину счета счетчика, а, следовательно, и его разрешающую способность. В данном режиме обеспечивается более широкий диапазон регулировки частоты генерируемых прямоугольных импульсов.

В режиме сброса таймера при совпадении (WGMn3-0 = 0b0100 или 0b1100) пределы счета таймера задаются регистром OCR0A. В режиме СТС происходит сброс счетчика (TCNT0), если его значение совпадает со значением регистра OCR0A. В данном режиме обеспечивается возможность регулировки частоты генерируемых прямоугольных импульсов. Временная диаграмма работы таймера врежиме СТС показана на рисунке 1. Счетчик (TCNTn) инкрементирует свое состояние до тех пор, пока не возникнет совпадение со значением OCR0A , а затем счетчик (TCNT0) сбрасывается.

Рис. 2 Временные диаграммы режима СТС

Помимо сброса при этом может генерироваться прерывание с помощью флагов OCF0A, соответствующим используемым регистрам для задания верхнего предела счета. Если прерывание разрешено, то процедура обработки прерывания может использоваться для обновления верхнего предела счета.

Для генерации сигнала в режиме CTC выход OC0A может использоваться для изменения логического уровня при каждом совпадении, для чего необходимо задать режим переключения (COM0A1, COMA0 = 0b01). Значение OC0A будет присутствовать на выводе порта, только если для данного вывода задано выходное направление. Максимальная частота генерируемого сигнала равна fOC0 = fclk_I/O/2, если OCRnA = 0x0000. Для других значений OCRn частоту генерируемого сигнала можно определить по формуле:

где переменная N задает коэффициент предделителя (1, 8, 32, 64, 128, 256 или 1024).

Программа

Include"m16def.inc"

rjmp RESET ; ResetHandler

reti; IRQ0 Handler

reti;;rjmp EXT_INT1 ;IRQ1 Handler

reti;reti;jmp ;TIM2_COMP; Timer2 Compare Handler

reti;;reti;jmp ;TIM2_OVF; Timer2 Overflow Handler

reti; ;reti;jmp;TIM1_CAPT ; Timer1 Capture Handler

jmp TIM1_COMPA ; Timer1CompareA Handler

reti;reti;jmp;TIM1_COMPB ; Timer1 CompareB Handler

reti;reti;jmp ;TIM1_OVF; Timer1 Overflow Handler

reti;;reti;jmp ;TIM0_OVF; Timer0 Overflow Handler

reti;;reti;jmp ;SPI_STC; SPI Transfer Complete Handler

reti;;reti;jmp;USART_RXC ; USART RX Complete Handler

reti;;reti;jmp;USART_UDRE ; UDR Empty Handler

reti;reti;jmp ;USART_TXC; USART TX Complete Handler

reti;reti;jmp ;ADC ; ADCConversion Complete Handler

reti;reti;jmp ;EE_RDY ;EEPROM Ready Handler

reti;reti;jmp ;ANA_COMP; Analog Comparator Handler

reti;reti;jmp ;TWSI ;Two-wire Serial Interface Handler

reti;reti;jmp ;EXT_INT2; IRQ2 Handler

reti; Timer0 CompareHandler

reti;reti;jmp SPM_RDY ;Store Program Memory Ready Handler

ldi r16,high(2500)

ldi r16,low(2500)

ldir16,(1<

ldi r16,high(RAMEND)

ldi r16,low(RAMEND)

out SPL,r16 ;èíèöèàëèçàöèÿ ñòåêà

sei ;ðàçðåøåíèå ïðåðûâàíèé

main: ;îñíîâíîé öèêë

ldi r16,high(2500)

ldi r16,low(2500)

ldi r16,high(7500)

ldi r16,low(7500)

После запуска микроконтроллера происходит процедура инициализации (RESET), в этой подпрограмме последовательно:

Настраиваются порты ввода-вывода (порт D настраивается на вывод)

Настраивается работа таймера Т1:

Загружаетсячисло (2500) в регистр сравнения

Вывод OC1A настраивается на «переворачивание» уровня при совпадениисчетного регистра и регистра сравнения (OCR1A)

Задается режим работы (сброс по совпадению) и источник тактового сигнала (без предделителя, от системного тактового сигнала)

Разрешается работа прерывания по совпадению Т1

Инициализируется стек (настраивается вершина стека)

Разрешаются прерывания.

На этом инициализация контроллера завершена. Далее счетчик команд «уходит» в основной цикл.

При возникновении прерывания, запускается подпрограмма обработки прерывания TIM1_COMPA, она начинается с увеличения количества прерываний (задана последовательность из восьми импульсов, а это 16 «переворачиваний уровня»), число прерывания сравнивается с 16, и, если равно, запускается подпрограмма out_pulse. В ней останавливается таймер (обнулением управляющих регистров микроконтроллера). Если же число прерываний меньше 16, программа продолжается далее. Производится проверка флага breq pulse, и, если он установлен, запускается подпрограмма pulse, в которой обновляется регистр сравнения (загружается число 7500), и флаг сбрасывается. Таким образом, по наличию флага, поочередно загружаются числа 2500 и 7500, и на выводе OC1A формируется последовательность со скважностью 4 (по заданию).

Результаты моделирования схемы в программе PROTEUS

В данной статье мы представим еще один прибор - генератор телевизионных испытательных сигналов АНР-3126, предназначенный для оценки качества изображения и устранения имеющихся искажений непосредственно на экране телевизора при отображении испытательных сигналов в стандарте SECAM, поступающих на видеовход телевизора. Такой прибор незаменим при оценке качества изображения черно-белых и цветных телевизоров, а также телевизионных мониторов, особенно это актуально после проведения ремонта в процессе настройки основных параметров, таких как линейные размеры изображения, линейность изображения по горизонтали и вертикали, качество сведения лучей, статический и динамический баланс белого, правильность цветопередачи, тянущиеся продолжения, правильность настройки детекторов цветоразностных сигналов, правильность матрицирования и т. п.

Рис. 1. Генератор измерительных телевизионных

Конструктивно генератор АНР-3126 (рис. 1) представляет собой внешний настольный модуль-приставку к ПК и выполнен на базе 12-разрядных цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) с частотой тактирования 80 МГц, что позволяет обеспечить высокое качество формируемых сигналов. Связь с ПК осуществляется через интерфейс USB 1.1 или параллельный порт, работающий в ЕРР режиме.

Генератор обеспечивает выдачу на аналоговом выходе (канал "А") одного из выбранных пользователем испытательных телевизионных сигналов, а на другом аналоговом выходе (канал "В") - полной синхросмеси в соответствии с ГОСТ 7845-92. Для синхронизации с внешними устройствами предназначен выход "Синхронизация вход/выход", на котором после запуска генерации появляются положительные импульсы с частотой строк и уровнем TTL, синхронные со строчными синхроимпульсами на аналоговых выходах прибора.

Номинальная амплитуда сигнала на аналоговых выходах на нагрузке 75 Ом или 1 МОм в соответствии с ГОСТ 18471-83 и ГОСТ 7845-92 составляет -0,3...+0,7 В. Прибор позволяет плавно регулировать амплитуду видеосигнала в пределах от 0,25 В до 1,5 В, амплитуду синхросигналов - в пределах от 0 В до -0,5 В, а также уровень "черного" в пределах от 0 до 1 В, при этом уровень гашения составляет величину 0±0,01 В.

Программное обеспечение генератора АНР-3126 совместимо с любой операционной системой Windows - от Windows 98 до Windows XP. При этом компьютер, к которому он подключен, должен иметь не менее 10 Мбайт свободного дискового пространства, не менее 8 Мбайт оперативной памяти (без учета памяти, необходимой для работы самой операционной системы), а также интерфейсы USB 1.1 или LPT в режиме ЕРР. Для использования звуковых сообщений в процессе работы программы подойдет любая Windows-совместимая аудиосистема. В принципе, программа будет нормально работать на компьютере с любым процессором семейства Pentium, но для ускорения процесса загрузки данных целесообразнее использовать процессор с частотой не менее 400 МГц.

Мы не станем подробно останавливаться на преимуществах виртуальных приборов по сравнению с автономными - они хорошо известны: это мобильность, большой экран с хорошим разрешением, неограниченные ресурсы по обработке результатов измерений и т. п.

Программное обеспечение (ПО) генератора АНР-3126 обеспечивает простое, интуитивно понятное управление прибором. Так, для выбора нужного сигнала достаточно нажать мышью кнопку с символическим рисунком соответствующего сигнала. При этом по желанию пользователя возможен выбор режима работы, при котором выход из программы и отключение от компьютера по интерфейсу не приводит к исчезновению сигналов на выходах прибора. Для облегчения освоения работы с прибором программа снабжена "всплывающими подсказками" - краткими текстовыми пояснениями по использованию каждого элемента управления, а также полноценной помощью в стиле "Windows".

Рис. 2. Главное окно программы АНР-3126

Главное окно программы приведено на рис. 2. Его основным элементом является набор кнопок с символическими изображениями доступных стандартных испытательных сигналов.

Управление генератором сводится к выбору необходимого сигнала нажатием кнопки мыши на кнопке с изображением выбираемого сигнала, загрузки в память прибора и запуска генерации с помощью кнопок "Загрузить" и "Запустить". После этого на выходе "Канал А" вырабатывается видеосигнал, на выход "Канал В" подается стандартная синхросмесь, а на выход синхронизации - синхроимпульсы с частой строк и уровнем ТТЛ. В любой момент времени пользователь может остановить и запустить генерацию повторно без перезагрузки сигнала.

В строке состояния главного окна программы постоянно отображается информация о выбранном в данный момент сигнале и интерфейсе, используемом для связи прибора с ПК.

Программная регулировка амплитудных параметров сигнала осуществляется с помощью панели "Управление". Пользователь может регулировать амплитуду видеосигнала (уровень "белого") и синхронизирующих импульсов, а также уровень "черного". Допускается включение и исключение из сигнала цветовой поднесущей, а также выбор вида цветовой синхронизации из предусмотренных в ГОСТ 7845-92.

Рис. 3. Панель "Просмотр осциллограммы" программы АНР-3126

"Осциллограмму" результирующего сигнала целиком и построчно можно просмотреть с помощью панели "Просмотр осциллограммы" (рис. 3). Эта функция особенно удобна для визуального наблюдения результатов регулировки амплитудных параметров сигнала.

С помощью команд всплывающего меню панели просмотра осциллограммы испытательные сигналы, используемые в программе, могут быть сохранены в ПК в численном виде или в виде изображений ("осциллограмм"). Численные данные сохраняются в универсальном формате электронных таблиц "CSV", которые можно обрабатывать в стандартных текстовых (типа "Блокнот") и табличных (типа MS Excel) редакторах. При этом пользователь, в случае необходимости, может изучить сигнал значительно подробнее, чем на осциллограмме в штатной программе прибора. Изображения сигналов могут сохраняться в растровом формате BMP или в векторных форматах WMF или EMF. Кроме того, пользователь имеет возможность распечатать на цветном или черно-белом принтере весь сигнал целиком или выбранную его часть.

Программное обеспечение прибора предоставляет широкие возможности по настройке пользовательского интерфейса. Оператор может менять цвета элементов графиков, включать и отключать озвучивание событий, всплывающие подсказки, настраивать параметры соединения, печати, работы программы. Можно загрузить произвольный рисунок в качестве фона рабочих панелей, при этом программа, по желанию пользователя, может подстроить цветовую гамму рисунка в соответствии с системным цветом окон, или наоборот - поправить системный цвет в соответствии с загруженным рисунком. Специальные возможности рабочих окон программы - "сворачивание" и "разворачивание" (окно остается на месте, но его высота уменьшается до высоты строки заголовка), "прилипание" (окна передвигаются по экрану как единое целое) и "плавающая панель" (окно всегда изображается поверх других окон) - позволяют оптимально использовать пространство рабочего стола.

Все настройки программы и прибора автоматически сохраняются при выходе из программы и восстанавливаются при следующем запуске. Кроме того, можно сохранить файлы с наиболее часто используемыми конфигурациями, что позволяет в дальнейшем просто загрузить нужный файл вместо длительной перенастройки параметров. Для проверки надежности работы программа позволяет в любой момент времени проверить качество связи прибора с компьютером по выбранному интерфейсу.

Теперь остановимся подробнее на испытательных сигналах, которые наиболее часто применяются на практике при настройке телевизора после его ремонта (в порядке использования). Перед работой с сигналами должны быть установлены нормальные и удобные для наблюдения параметры яркости, контрастности и фокусировки. При этом необходимо иметь ввиду, что перед регулировкой параметров изображения на экране телевизора нужно быть уверенным в том, что все питающие напряжения во всех блоках телевизора соответствуют номинальным значениям, а кадровая и строчная синхронизация устойчивы.

Рис. 4. Сигнал черно-белой рамки

Сигнал черно-белой рамки по контуру видимой части экрана из белых и черных прямоугольников с белыми линиями в середине черных прямоугольников (рис. 4) необходим для регулировки правильного размера изображения и обычно используется вначале настройки, т. к. размер изображения определяется параметрами строчной развертки и от этой регулировки зависят результаты большинство остальных регулировок.

Рис. 5. Сигнал центрального белого креста на черном фоне

Сигнал центрального белого креста на черном фоне (рис. 5) предназначен для центровки изображения относительно геометрических параметров экрана телевизора. С помощью этого сигнала изображение пересечения вертикальной и горизонтальной линий креста при настройке устанавливается в геометрическом центре экрана. Этот же сигнал используется для контроля и настройки статического сведения лучей. Правильно настроенное сведение не дает цветных окантовок на белых линиях креста.

Сигнал черно-белого сетчатого поля предназначен для регулировки линейности изображения по вертикали и по горизонтали, а также для субъективной оценки фокусировки луча и геометрических искажений изображения. При настройке добиваются одинаковых размеров ячеек сетки по горизонтали и вертикали по краям изображения. По этому же сигналу можно проверить и, при необходимости, устранить подушкообразные и бочкообразные искажения изображения. При регулировке динамического сведения лучей по этому сигналу добиваются отсутствия цветных окантовок на линиях сетки по краям изображения. Сигнал сетчатого поля с точками и сигнал точек предназначен для регулировки фокусировки изображения по всему полю.

Рис. 6. Сигнал черно-белого шахматного поля

Сигнал черно-белого шахматного поля (рис. 6) также предназначен для оценки геометрических искажений изображения, его центровки, наличия тянущихся искажений на границах черного и белого квадратов, а также для предварительной проверки баланса белого, качества настройки частотных детекторов и цветовой синхронизации по отсутствию цветовых оттенков на черных и белых квадратах. По наличию розовой окраски белых квадратов определяется нарушение настройки частотного цветоразностного дискриминатора R-Y, а голубой окраски - B-Y.

Сигнал черно-белых вертикальных и горизонтальных полос в порядке убывания яркости необходим для оценки и регулировки динамического баланса белого. При нормальной регулировке баланса белого отсутствует цветовая окраска полос градаций серого при изменении яркости изображения. Появление цветной окраски полос может быть вызвано также неправильной настройкой нулей частотных детекторов.

Сигналы чистых цветовых полей белого, черного, красного, зеленого и синего цветов предназначены для проверки и настройки чистоты цвета для каждого из цветов, а также уровня гашения. Воспроизведение полей вспомогательных цветов позволяет проверить правильность работы частотных дискриминаторов и схемы матрицирования.

Рис. 7. Сигнал белой и черной половин экрана по вертикали

Сигналы белой (верхняя) и черной (нижняя) половин экрана по вертикали, а также белой (левая) и черной (правая) половин экрана по горизонтали (рис. 7) позволяют проверить центровку изображения по обеим осям и взаимное влияние каналов яркости и цветности. На этих сигналах проверяется также качество переходных процессов по строкам и кадрам, так называемые тянущиеся продолжения и многоконтурность.

Рис. 8. Сигнал цветных вертикальных полос

Сигнал цветных вертикальных полос в последовательности белая, желтая, голубая, зеленая, пурпурная, красная, синяя и черная (яркость полос последовательно убывает) (рис. 8) позволяет проконтролировать правильность передачи основных цветов, качество цветопередачи кинескопа, а также правильность регулировки детекторов цветоразностных сигналов. При нарушении работы схемы матрицирования данный сигнал с разной насыщенностью может иметь искажения последовательности цветов и даже полностью терять цвет при малой насыщенности.

Сигнал цветных вертикальных полос в последовательности белая, синяя, желтая, голубая, красная, зеленая, пурпурная, черная и белая (максимум перепадов по частоте) также позволяет проконтролировать правильность передачи основных цветов, а также качество переходных процессов блока цветности и кинескопа.

Рис. 9. Сигнал цветных горизонтальных полос

Сигнал цветных горизонтальных полос (рис. 9) предназначен для контроля и настройки цветопередачи, яркости и контрастности, а также цветового тона и насыщенности по всему полю кадра. Нарушение цветопередачи отдельных цветов указывает на недостаточную ширину линейного участка соответствующего частотного детектора.

Сигнал "Радуга" - плавное изменение цвета слева направо - позволяет оценить и, при необходимости, настроить нули частотных детекторов цветоразностных сигналов, а также их линейность.

Рис. 10. Сигнал "Радуга"

Сигнал из набора групп желто-синих, пурпурно-зеленых и красно-голубых штрихов предназначен для оценки и настройки цветовой четкости изображения.

Таким образом, по своим техническим характеристикам, разнообразию испытательных сигналов и простоте управления генератор телевизионных испытательных сигналов АНР-3126 может с успехом конкурировать с аналогичными приборами. Хочется надеяться, что этот недорогой, удобный и надежный прибор понравится специалистам, занимающимся оперативным контролем оборудования телевизионных центров, а также проверкой, настройкой, ремонтом и обслуживанием видеотрактов телевизионной аппаратуры.

Дата публикации: 31.08.2004

Мнения читателей

Natasch / 16.06.2012 - 10:32
Fiidnng this post solves a problem for me. Thanks!
EMEME / 07.12.2008 - 18:28
РЕБЯТА ОЧЕНЬ ИНТЕРЕНО-ГДЕ ВЗЯТЬ?????????

Принципиальная схема и фото несложного пробника (генератора испытательного сигнала), предназначенного для проверки и настройки телевизоров.

Принципиальная схема ТВ генератора сигнала

Рисунок печатной платы

К статье прилогается архив, в котором есть схема, плата пробника, две прошивки. На видео видно, что у меня на телевизоре картинка слегка не линейна - это потому, что телевизору 12 лет, а может что-то в видеовходе не то.

Генератор прямоугольных сигналов на микроконтроллере. Генератор видеосигнала на микроконтроллере измерения

Читайте также

Принципиальная схема ТВ генератора сигнала

Рисунок печатной платы

Алгоритм работы устройства

Описание режима CTC

Программа

Мнения читателей

Принципиальная схема ТВ генератора сигнала

Рисунок печатной платы