用ＡＶＲ單片機制作電視信號發生器

耿振華

早期制作的電視信號發生器基本上是由分頻器和門電路構成，所用元器件較多、電路復雜，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。高速單片機的出現給信號發生器的設計制作帶來了極大的方便，不但能根據需要靈活地設計軟件，而且芯片的外圍電路也簡單得多，體積可以做得非常小巧。本信號發生器使用AVR系列的AT90S2313-10芯片，價格低廉，大部分指令的執行時間僅為0.1μs，可以產生棋盤格、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，在視頻輸出與復合同步之間串接了一個開關二極管，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電阻，比串聯電阻具有更好的頻率響應，經對比度電位器適當衰減后基本接近標準的電視信號。圖像類型的轉換是由復位鍵完成的，接通電源時每按動一次復位鍵轉換一種圖像，四種圖像循環顯示。

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，源程序見本刊網站（www.eleworld.com）,程序中用Z寄存器作為行掃描計數器。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。場消隱結束時設定場圖像初始值，然后場圖像值逐段取反，直至掃描正程結束，產生13條寬度相同黑白相間的橫條圖像，周而復始。本程序設計的垂直、水平圖像的條數均為奇數，這樣掃描正程開始和結束前的圖像相同，設置為白色，調整幅度時便于與消隱電平區分。

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行都是在行同步和行消隱其間完成的。為了產生精確的行時序信號，滿足電視制式的要求，程序結構以時間為編程標準，不可能完全按照結構化程序設計，理解起來稍難一些。除非完全熟悉程序結構，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。在行消隱結束時設置行圖像初始值，每隔3μs行圖像的值取反，產生17條寬度相同黑白相間的豎條圖像。

棋盤格是行、場圖像異或運算產生的。為了使圖像轉換簡單，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、場圖像執行或運算產生的。每按動一次復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范圍內變化，主程序則根據圖像類型寄存器的值判斷執行相應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器，音頻計數器逐行加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。

在本刊網站提供的源程序是在AVR Studio 3.56環境下編寫、編譯、調試，并附有源程序和編譯后的hex文件，供不同要求的讀者參考。