Световое перо на Орион-128, принцип работы, сборка, подключение
Как подключить световое перо на Орион-128, нужен ЭЛТ монитор.
Продаю платы и наборы микросхем, куплю микросхемы Платы и комплектующие на ПК Орион-128
13.07.2022
По материалам Журнала Радио №7, 1996 г. Автор: В. ОСТАПЕНКО, п. Монгохто Хабаровского края
СВЕТОВОЕ ПЕРО ДЛЯ "ОРИОНА-128"
Многие радиолюбители уже видели световое перо, а некоторые успели с ним поработать и оценить его достоинства. Действительно, в ряде случаев (например, в текстовых редакторах для указания знакоместа или при работе с меню) оно намного предпочтительнее даже манипулятора типа "мышь", не говоря уже о клавиатуре. Воспользовавшись этой статьей, владельцы компьютера "Орион-128" могут ввести в его сервис световое перо.
Для начала рассмотрим принцип работы светового пера (далее - пера).
Пучок электронов из электронно-лучевой пушки ЭЛТ построчно сканирует на
активной части кадра экран дисплея слева направо и сверху вниз, при этом
в каждый момент отображаются данные определенной ячейки видеопамяти.
Естественно, что адрес каждой ячейки видеопамяти жестко привязан к
"своему" месту на экране дисплея. Задача пера сводится к определению его
местоположения на экране, т. е. к получению значения соответствующего
адреса видеопамяти с помощью импульсов, снимаемых с фотодатчика пера.
Указанная задача может быть решена двумя способами. Один из них
заключается в программном вычислении адреса видеопамяти по временной
задержке поступления сигнала от фотодатчика относительно начала кадра
Этот способ основан на использовании прерываний с частотой кадровых
гасящих импульсов (50 Гц) и применяется в известной программе WLP48K"
для компьютера ZX-SpectrumM.
Для реализации второго способа - аппаратного получения адреса -
требуется аппаратная фиксация адреса видеопамяти в момент прихода
импульса от пера. Однако для этого необходим специальный порт,
позволяющий в любой момент "защелкивать" адреса, поступающие в ОЗУ с
видеоконтроллера. В статье рассмотрен именно этот способ определения
местоположения пера.
Предположим, что в момент нахождения луча ЭЛТ в левом верхнем углу
экрана мы зафиксировали адрес видеопамяти с помощью порта-защелки,
прочитав данные из порта, получим C000H (для экрана N=0). Именно из
ячейки с таким адресом а данный момент отображалась информация на
экране. Другой точке экрана соответствует другой адрес, например,
нижнему левому углу экрана - C0FFH.
Заметим, что значение адреса не изменится при прохождении луча в
пределах восьми пикселов (точек), так как один байт ОЗУ отображается
восемью точками на экране. Далее адрес C0FFH изменится на C1FFH, C2FFH и
так далее - до EFFFH. Затем, в начале очередного кадра, адрес сменится
на С000Н, а луч переместится в левый верхний угол и процесс повторится.
Если к экрану поднести фотодатчик (фотодиод с усилителем или соответствующим образом включенный
фототранзистор), на его выходе с помощью осциллографа можно увидеть
короткие импульсы засветки, появляющиеся в момент прохождения луча перед
датчиком. Поскольку размеры фотодатчика больше ширины строки, его
засветка произойдет несколько раз. Интервал между импульсами равен
времени развертки одной строки, а их число зависит от размеров
фотодатчика и может достигать пяти-шести. Эти импульсы можно
использовать в качестве стробирующих для "защелкивании" адреса
видеопамяти.
Теперь рассмотрим подключение к ПРК порта ввода. Поскольку адрес
16-разрядный, понадобится два восьмиразрядных порта. Для этой цели
идеально подходит микросхема КР1533ИР22. Принципиальная схема порта
изображена на рис. Микросхема КР7533ИР22 представляет собой
восьмиразрядный регистр-защелку с возможностью перевода его выходов в
третье (высокоимпедансное) состояние. Запись информации в регистр
осуществляется подачей на его вывод 11 короткого импульса с высоким
уровнем, а перевод выходов Q1-Q8 в третье состояние - подачей такого же
уровня на вывод 1. Входы микросхем DD1, DD2 подключены к адресной шине
видеоконтроллера (DDI - старший байт адреса, DD2 - младший) -
непосредственно к выводам мультиплексоров DD23-DD26 на плате ПРК. Выходы
микросхем соединены параллельно и подключены к шине данных, что
обеспечивает доступ к ним процессору (автор подключился непосредственно
к выводам ППА 0D55 "Ориона-128").
Узел формирования строба записи данных в порты DD1, DD2 выполнен на
элементах DD3.1-DD3.3. Сформированный пером импульс низкого уровня через
инвертор DD3.1 поступает на один из входов (вывод 5) элемента DD3 2, На
его другой вход (вывод 4) подается сигнал с инверсного выхода (вывод 8}
триггера DD13.2 на плате ПРК.
Поскольку этот же сигнал управляет и видеоконтроллером, защелкивание
информации разрешается только тогда, когда он имеет доступ к ОЗУ.
Необходимо отметить, что из-за захвата фотодатчиком сразу нескольких
строк младший байт адреса будет колебаться в пределах +3 единиц, что
необходимо учитывать при обработке полученных данных. В принципе, такая
точность вполне достаточна для определения знакоместа (высота одного
знакоместа - девять строк), Для считывания данных из портов использован
сигнал "Порт расширения" с адресом F700H. Этот сигнал совместно с
разрядами А0, А1, А4, A5t А6, А7 адресной шины с помощью узла дешифрации
адреса (элементы DD3,4, DD4.1-DD4.3, DD5) активизирует либо микросхему
DD1, либо DD2. Таким образом, последняя имеет адрес F7A0H, a DD1 -
F7A1H.
Кроме того, узел дешифрации вырабатывает адрес F7A2H, который служит для
выбора одноразрядного порта состояния кнопки SB1 - датчика установки
пера на экран. Порт выполнен на элементе 0D4.4 и устанавливает разряд D0
шины данных в 0 при нажатой кнопке SB1 (естественно, только при чтении
информации из порта) Если возникнет необходимость а установке
дополнительного порта ввода для собственных нужд, можно использовать
сигнал с выхода 3 (вывод 12) дешифратора PD5. Этот сигнал будет
активизировать порт с адресом F7A3H, в нашем случае не используемый.
Несколько слов о конструкции светового пера. Автор использовал перо от дисплейного комплекса ЕС7927. Его принципиальная схема изображена на рис. 2. В устройстве использован компаратор К521СА2, требующий для работы напряжений + 12 В и -5 В, что не совсем удобно, но вполне приемлемо, так как оба напряжения имеются в ПРК. Если компаратор К521СА2 заменить на К521САЗ (К544САЗ), то можно обойтись и одним напряжением +5 В, но в этом случае придется подогнать режимы работы транзисторов VT1, VT2. Чувствительность пера регулируют подбором резисторов R4 и R5: ее устанавливают такой, чтобы при нормальной яркости экрана перо реагировало на символ "точка1". Чрезмерно повышать чувствительность пера не следует, так как ЭЛТ монитора довольно сильно "фонит". Из этих же соображении плата пера помещена в тонкостенную металлическую трубку, электрически соединенную с общим проводом ПРК. Кнопка SB1 механически соединена с наконечником пера таким образом, что замыкается при легком нажатии пером на экран. Но не исключен вариант конструкции, в котором кнопка расположена в любом удобном месте пера и управляется нажатием пальца после того, как оно установлено на экран. Перо подключают к ПРК через любой пятиконтактный разьем, установленный на его корпусе. К его контактам нужно подвести напряжения +12 В и -5 В, необходимые для работы пера.
В устройстве можно использовать любые керамические конденсаторы. Резисторы - также любые, лучше малогабаритные. Транзистор КТ312В можно заменить на любой из серий КТ315, КГ3102. Чтобы не перегружать источник питания ПРК, желательно использовать микросхемы серий КР1533, К555 (конечно, если у него есть запас по мощности, вполне подойдут и микросхемы серий К155, К133). Вместо КР1533ИР22 можно использовать любые восьмиразрядные (и даже четырехразрядные) регистры-защелки с возможностью перевода выходов в третье состояние. Подойдут, например. КР580ИР82, КР580ИР83. КР1533ИР23 (следует только учесть, что при использовании КР580ИР83 считанные данные будут инверсными). При замене регистров необходимо проследить, каким уровнем защелкивается информация и отключаются выходы, и при необходимости доработать узлы управления. Микросхемы DDI-D05 размещают внутри ПРК. Автор смонтировал их на небольшой плате, установив ее над микросхемами DD2- DD6 ПРК с помощью медных луженых стоек. Все соединения выполнены тонким монтажным проводом.
О программной поддержке пера. Программа периодически
должна считывать данные из порта F7A2H и проверять бит D0. При нажатии
на кнопку SB1 (перо установлено) считанный бит станет нулевым и
программа может получить адрес экрана: из порта F7A1H - старший байт
адреса, из порта F7A0H - младший.
Ниже приведен пример простой подпрограммы определения местоположения
пера. По окончании работы программы в регистровой паре HL возвращается
адрес положения пера, флаг "CY" - признак неготовности пера.
Описанное устройство используется автором совместно с адаптированными
под перо версиями РЕДАКТОРа "Микрон" и операционной оболочкой NC и
показало хорошие результаты как на цветном, так и на черно-белом
дисплее.
В заключение можно добавить, что перо можно выполнить и подругой схеме,
важно лишь, чтобы при установке его на светлое место экрана на выходе
появлялись четкие импульсы низкого уровня, а при отсутствии засветки -
присутствовал постоянный уровень логической 1. Ток, потребляемый пером,
также должен быть минимальным во избежание перегрузки источника питания
ПРК.
Принципиальная схема одного из возможных вариантов самодельного пера
изображена на рис, 3. Оно работало у автора без сбоев на расстоянии
нескольких сантиметров от экрана даже через защитную сетку. Порог
чувствительности пера устанавливают подбором резистора R2. Недостаток
этого устройства - дефицитность зарубежного транзистора 2Ф2062С
(используется в болгарской вычислительной технике). Попытка
использования в качестве светочувствительного элемента транзисторов
серии КТ3102 в металлическом корпусе со спиленной крышкой положительного
результата не дала.
Автор: В. ОСТАПЕНКО, п. Монгохто Хабаровского края
ЛИТЕРАТУРА
1. Сугоняко В., Сафронов В., Коненков К. Персональный
радиолюбительский компьютер "Орион-128", -
Радио. 1990, № 1, с. 37-43.
2. Зуочук В.. Сигорский В., Шкуро А Справочник по цифровой схемотехнике.
- Киев: "Техника", 1990.
Купить платы, наборы микросхем на Орион-128, КР565РУ5В, КР565ру7И, к565ру7К AU, к565ру7г Au в позолоте, куплю микросхемы в керамике
На предыдущую страницу На главную страницу На следующую страницу