3.9. ВИЗУАЛЬНОЕ ОТОБРАЖЕНИЕ
ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ
В этом проекте используутся АЦП для преобразования сигнала от микрофона в
серию цифровых отсчетов, которые помещаются в 255 ячеек памяти с последователь-
ными адресами для длительного или временного хранения. В главе 5 будет показано,
как с помощью цифро-аналогового преобразователя получить из этих самых цифро-
вых отсчетов записанный звуковой сигнал.
Листинг этой программы:
10 FOR х-0 ТО 28
20 READ п
30 РОКЕ (6400(Нх),п
40 NEXTx
50 DATA 17,0,160,245,229,33,255,0,219,30,18,6,250,5,32,253,19,
43,125,183,32,242,124,183,32,238,225,241,201
60 PRINT AT 0,0;"speak ": PAUSE 0
65 PRINT AT 0,7;и>и
70 LET MJSR 64000
80 INK 0: PAPER 7: BORDER 7: CLS
90 FOR x-0 TO 255
100 PLOT x,0: DRAW 0,(PEEK (40960+x))
110 NEXTx
120 PRINT AT 0,0;HPress To Continue": PAUSE 0
130 CLS: GO TO 60
В строке 50 записаны машигш^^ДОЗЭ^^ программы:
Mnemonic ^J Decimai Comments
Id de,40960 дГ 17
/Ь- 0 Начальный адрес
^ 16tfg>
push af 245?:;;, V ^
push hi 229 ~ У _ " 7>
Id hi,255 33 Vi
7.255 ^ТЧ^ло выборок
in a, (30) Ввод сигнала
30 с микрофона
ld(de),a 18
6 . Задание временного
250 . интервала
5 . между выборками
32
253
1пс de _ 19_ ^ ——, — _ _
dec й . К 43ь> г.? Следук>£дая выборка 7
Id af,; 7 % 1Ш ' ^ :/ к : ?'*
or а .->, ' тЯ. Д; ,, '7 р".
jr nz,-9 32
242
Id a,h 124
or a 183
jr nz,-13 32 Проверка последней
238 выборки
pop hi 225
pop af 241
ret 201
Эта программа рисует на экране осциллограмму записанного звука состоящую из
вертикальных линий. Как только на экране появится надпись "SPEAK" (говорите)
нажмите любую клавишу и произнесите что-либо перед микрофоном в течении при-
мерно 1 сек. Немедленно на экране появится изображение соответствующее этому
звуку, а 255 ячеек памяти начиная с адреса 40960будут содержать цифровые отсчеты,
которые можно будет в дальнейшем использовать. Запись нового звука, конечно,
удаляет предыдущую.
Если предпочтительно изображение звукового сигнала в виде кривой линии по-
строенной из отдельных точек, то следует изменить строку 100
100 PLOT Х.РЕЕК (40960+-Х)
Естественно необходим усилитель, который усилил бы сигнал от микрофона до
уровня (единицы вольт) необходимого для работы АЦП. Усилитель размещенный на
плате ЦАП подходит для этих целей, если конечно предусматривается изготовление
платы ЦАП. В противном случае можно использовать и любой другой усилитель с
высоким входным сопротивлением.
3.10. ТЕРМОМЕТР
На рис.3.4а изображена схема очень простого термометра. На рис.3.4б приведена
калибровочная кривая использованного термистора в диапазоне температур -80 С +
150 С. Сигнал поступающий на АЦП изменяется от почти 0 В (термистор имеет при
температуре -80 С сопротивление в несколько МОм) до почти 10 В при температу-
ре+150 С. Термистор и резистор 1 кОм для надежности лучше поместить в капельку
эпоксидной резины. Такая конструкция позволит погружать термометр в различные
газы, жидкости и другие среды для измерения их температуры.
Программа на БЕЙСИКЕ приведена ниже. В программу можно добавить включе-
ние звукового сигнала при выходе температуры из заданного диапазона:
92 IF Т<10 OR Т>30 THEN ВЕЕР 1,10
5 LET oldt-0
80 PRINT AT 0,0;Temp С"
90 LET t-IN 30-15
91 IF oldtot THEN CLS
95 LET oldt-t »/ ,/'
100 LET ys-4: LET х^;ШТ^100: LETd$^STR$ t: GO SUB 9390:
GO то 80 .
9390 LET x-50: LET ЬЙ V}"
9400 LET a-23306: PpKE a,x; POKE a+by: POKE i+2,xs: POKE a+3,ys
: POKE a+4,cst tET a-ai^ FOR i-1 TO LEN d$: POKE a+i,CODE
d$(i): NEXT t; POKE a+1,255: RANDOMIZ E U$R 32256: RETURN
4. ЦИФРО-АНАЛОГОВОЕ
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
В некомпьютерном мире сигналы обычно аналоговые, а компьютером обрабатыва-
ются сигналы цифровые. В главе 3 описан первый интерфейс между внешним миром
и компьютером. В этой главе описано обратное преобразование цифровх сигналов в
аналоговые, а также различные примеры использования этого преобразования.
Будут описаны две базовые платы:
1. Порт вывода, который преобразует 8-битовые слова компьютера в потенциаль-
ные сигналы О В или 5 В на 8 выходных линиях.
2. Плата цифро-аналогового преобразователя, которая содержит порт вывода и
микросхему преобразователя чисел в диапазоне 0-255 в соотвтствующее выходное
напряжение.
4.1. ПОРТ ВЫВОДА
Микросхемы порта вывода 74LS374 принимает сигналы с шины данных СПЕКТ-
РУМА тогда и только тогда, когда на вход СК (CLOCK) поступает сигнал. Состояние
микросхемы сохраняется до поступления следующего импульса на вход СК. Говорят,
что микросхема "защелкивает" данные. Если не использовать "защелкивание", то
сигналы на выходе будут представлять непонятные последовательности высокоча-
стотных импульсов на каждой линии шины данных.
Схема выборки выходного порта выполнена на 2 элементах микросхемы 74LS27;
аналогично было сделано для выборки АЦП в главе 3. Адрес 31 формируется из
отдельных сигналов: на адресной линии А5, вместе с сигналом WR (линия записи), и
IORQ (линия запроса ввода/вывода). Первый элемент выделяет сигнал выборки, а
другой инвертирует его для получения необходимого для записи сигнала на входе СК
миикросхемы 74LS374.
При выводе на внешнее устройство, подсоединенное к СПЕКТРУМУ, некоторого
числа, например 255, расположенного в ячейке памяти с адресом 64000, выполняется
следующая последовательность действий:
1. Запускается программа, выводящая 255 из ячейки 64000:
10 OUT 31, РЕЕК 64000
2. Двоичный эквивалент 255,11111111, появляется на шине данных и попадает на
входы микросхемы 74LS374 изображенной на рис.4.1.
3. Сигнал выборки, полученный из сигналов А5, WR и IORQ дает команду микро-
схеме "защелкнуть" все 8 триггеров и передать 8 единиц на выходы микросхемы.
4. Следующая команда программы сбросит сигнал выборки и продолжит выполне-
ние программы.
5. Однако на выходе будут сохраняться 8 единиц до тех пор пока не будет выпол-
нена следующая команда OUT31.
Электрическая принципиальная схема очень проста и может быть разобрана са-
мостоятельно. ТТЛ выводы этой микросхемы могут непосредственно управлять све-
тодиодом, однако предпочтительно использовать оптоизолятор (оптрон), который
изолирует схему порта вывода и компьютера от внешних воздействий. На рис.4.1
показана схема подключения оптрона. Оптроны могут быть трех типов:
1. Оптотранзистор состоит из свётбдиода и составного транзистора (схемы Дар-
лингтона). Такой оптрон можно использовать длл "непосредственного управления
реле, небольшой лампочкбй^ысоковольтным транзистором или семистором.
2. Оптотиристор пригоденд№^ для питания которых доста-
точно одного полупериода перемешш^р найряжёния.
3. Оптосимистор - аналогичен предыдущему прибору, но для питания нагрузки
используются два полупериода.
К описанному порту вывода можно подключать до 8 оптронов одновременно, если
для их питания хватит мощности источника +5 В комьютера. Внешние схемы должны
иметь свой собственный источник питания для исключения перегрузки источника
питания компьютера. Кроме указанных выше оптронов в качестве изолирующего
(развязывающего) прибора между портом вывода (или ЦАП) и внешней низковоль-
тной схемой постоянного тока можно использовать МОП-транзистор. Этот тип тран-
зистора хорошо работает в качестве сильноточного переключателя для управления
электродвигателями постоянного тока, например используемыми в модели железной
дороги (р!|здел^5.6) иди в манипуляторе роботу. Тиристор** и симисторы- приборы
переменного тОка и нерогут включать и выключатьпостоянный ток какреле.
НагрузкЖможет включаться^^епь стою; или истока посяедО^тельнф^ранзисто-
ром. Типичйым т^анзйс^ором ^казанного тина является YN46AF, который может
переключать ток в нагрузке до 2 А при напряжении источника питания до 40 В.
4.2. КОНСТРУКЦИЯ ПЛАТЫ
ПОРТА ВЫВОДА
Порт вывода можно собрать на специально разработанной печатной плате и на
макетной плате. Расположение элементов на макетной плате может быть произволь-
ным. Ножевой разъем жестко крепится на плате с помощью двух винтов. Лишние
выводы обрезаются и производится распайка разъема согласно приведенной схеме.
На противоположном разъему конце платы, со стороны элементов устанавливается
другой разъем для подключения платы оптронов. Можно установить оптроны и на
одной плате с портом вывода. Оптроны управляющие небольшими 5-8 вольтовыми
реле, которые могут, в свою очередь, управлять иллюминацией, насосом отопитель-
ной системы и т.д. (см. разделы 4.7-4.10). Если ипользовать оптотиристоры, то реле
можно не устанавливать. При этом нужно учитывать, что на плату заводится высокое,
опасное для жизни напряжение. Это напряжение опасно не только для жизни чело-
века, но и для всей электроники. Внешние цепи здесь не показаны т.к. они зависят от
конкретного применения.
4.3. ПРОВЕРКА ПЛАТЫ ПОРТА ВЫВОДА
Платы подсоединяются к СПЕКТРУМУ при всех выключенных напряжениях. До
этого необходимо проверить плату визуально и с помощью омметра выявить все
короткие замыкания и другие ошибки. Когда все ошибки будут устранены встаете
плату в разъем и включите питание. СПЕКТРУМ должен запуститься обычным
образом, если это не так, то выключите питание и проверьте все еще раз.
После включения выходное напряжение на D1-D8 должно быть логическим "О" т.е.
почти 0 В.
Введите:
OUT 31,255 (и, конечно, ENTER)
и все выходные сигналы примут значение логической "1н, около 5 В. Плата реле
или оптронов подключается к плате порта вывода при выключенном питании компь-
ютера. Оптроны управляются одновременно выходными сигналами порта вывода и
имеют общий с ним источник питания. Реле или другие приборы должны иметь свой
собственный источник питания. Такая система, образованная платой порта вывода и,
например, релейной проверяется обычным способом на отсутсвие ошибок.
