Советские телевизионные игровые приставки/Принципы работы

Однокристальные приставки

Вне скобок дана нумерация выводов ИМС К145ИК17, в скобках — AY-3-8500.

Тактирование

Сигнал тактовой частоты в 2 МГц вырабатывает внешний генератор, выполненный на логических элементах либо (в некоторых зарубежных приставках) на одном транзисторе. Он может быть кварцованным, что предпочтительнее, либо иметь частотозадающий LC-контур или RC-цепь. Этот сигнал поступает на вывод 14 (17). Расположенные внутри ИМС делители вырабатывают из него сигналы других частот, требуемых для функционирования остальных её узлов.

Формирование видеосигнала

Сигналы яркости различных элементов игровой ситуации микросхема формирует раздельно. Так, сигнал изображения мяча (в играх с фотопистолетом — мишени) присутствует на выводе 4 (6), левой ракетки — 8 (10), правой — 7 (9), контуров поля и цифр счёта — 20 (24). Что делать с этими сигналами дальше, решает разработчик приставки. Можно просто объединить их диодным «ИЛИ» (диоды анодами к выходам ИМС), что чаще всего и делают. Можно некоторые из этих сигналов инвертировать, а яркость фона несколько поднять, получив постоянную составляющую при помощи делителя напряжения таким образом, чтобы он стал серым. Тогда после соответствующего объединения неинвертированные сигналы будут вызывать появление на экране элементов, которые светлее фона, а инвертированные — элементов, которые темнее фона, но изображение по-прежнему останется монохромным. Следует учитывать, что в телевизорах 3 и 4 классов восстановление постоянной составляющей разрешено не предусматривать, поэтому на некоторых из них фон может получиться слишком тёмным, а чёрные элементы игровой ситуации — плохо заметными.

Можно, наконец, подать сигналы с любых трёх из четырёх выводов на входы кодера SECAM, PAL или NTSC, а оставшийся четвёртый — через сразу на два или три входа кодера, чтобы получить смешанный цвет. Разумеется, при этом также необходимы развязывающие диоды, чтобы выходы ИМС, на которых присутствуют различные логические уровни, не оказались соединёнными между собой. Подключая выходы к кодеру в различном порядке, можно варьировать цвета элементов игровой ситуации, а при помощи дополнительных делителей напряжения для получения постоянной составляющей на тех или иных входах кодера (одном или нескольких) — окрасить фон в желаемый цвет. Цифры счёта всегда оказываются окрашенными в тот же цвет, что и контуры игрового поля, поскольку для них использован один и тот же выход. Вместо кодера можно использовать RGB-вход телевизора, оборудованного разъёмом SCART (следует учитывать, что в видеомагнитофонах, оборудованных такими разъёмами, RGB-входы отсутствуют).

С вывода 12 (16) поступает синхросмесь (кадровые и строчные синхроимпульсы). Её либо примешивают к сигналу яркости в таких пропорциях, чтобы обеспечить чёткую работу выделителя синхроимпульсов телевизора, получая тем самым композитный видеосигнал, либо подают на отдельный вход разъёма SCART.

При подключении через разъём S-Video чёрно-белой телеигры видеосигнал, содержащий сигналы как яркости, так и синхронизации, подают на контакт 3 разъёма. Если же требуется цвет, без кодера той или иной системы цветности (поддерживаемой телевизором) в этом случае не обойтись. Сигналы цветности с него подают на контакт 4 разъёма. При применении кодера, в котором сигналы цветности в чистом виде отсутствуют, поступают так: композитный видеосигнал подают на контакт 3 непосредственно, а на контакт 4 — через конденсатор ёмкостью порядка 500 пФ. Качество изображения при этом слегка ухудшается.

Формирование звука

Сигнал звука (в виде прямоугольных импульсов, поэтому линейный усилитель не требуется, можно обойтись ключевым) с вывода 1 (3) чаще всего подают через сопротивление на ключ на транзисторе структуры n-p-n, управляющий динамическим или электромагнитным громкоговорителем. Если громкоговоритель низкоомный, ток через него ограничивают ещё одним сопротивлением. Диод, подключённый параллельно громкоговорителю в обратной полярности, защитит транзистор от напряжения самоиндукции. Вместо этого можно подать сигнал с данного вывода на модулятор несущей звука, если таковой имеется в телеигре, либо, при подключении по НЧ, на соответствующий вход телевизора. Наиболее простым же решением является использование пьезоэлектрического звукоизлучателя, который можно подключать непосредственно к этому выводу.

Выбор игры

При использовании ИМС AY-3-8500 для выбора игры необходимо переключателем с зависимой фиксацией соединить с массой один из выводов в диапазоне от 18 до 23 включительно (см. цоколёвку в приложении). Когда с массой не соединён ни один из этих выводов, выбранной оказывается игра «хоккей с гандикапом». В ИМС К145ИК17 игры (в число которых входит и хоккей с гандикапом) переключает встроенный кольцевой счётчик, для изменения состояния которого необходимо кратковременно подать логический нуль на вывод 19. В одних телеиграх для этой цели применена времязадающая RC-цепь, в других — одновибратор. И то и другое управляется кнопкой без фиксации.

Обработка сигналов фотопистолета

Сигналы от фотопистолета поступают на два входа ИМС: 22 (26) — срабатывание контактной группы и 23 (27) — фиксация светового пятна на экране фотоэлементом (в зависимости от конструкции фотопистолета — фотосопротивлением, фотодиодом или фототранзистором). Оба сигнала предварительно проходят через формирующие цепи, включающие в себя усилители, одновибраторы, и др. Точный их состав зависит от конструкции фотопистолета. Для обоих входов активным состоянием является логическая единица. Если в момент срабатывания контактной группы фотопистолет не был направлен на святящийся квадрат на экране, импульс поступает лишь на первый из этих входов, и на единицу увеличиваются показания лишь встроенного в ИМС счётчика выстрелов. Если же фотопистолет в момент срабатывания контактной группы был направлен на светящийся квадрат, импульсы поступают на оба входа, и на единицу увеличиваются показания обоих встроенных в ИМС счётчиков (выстрелов и попаданий).

Такой способ регистрации попаданий проще, чем, например, в NES, где в момент срабатывания контактной группы изображение на экране гаснет на 1/50 с, а на месте цели отображается яркое квадратное пятно. Поэтому фотопистолеты приставок на AY-3-8500 и К145ИК17 совместимы с любыми телевизорами, а не только кинескопными, как в случае с NES. С другой стороны, у NES проще конструкция фотопистолета: одновибраторы не требуются, поскольку обработка сигналов от контактной группы и усилителя происходит во многом программно. К тому же, в фотопистолете NES контактная группа нормально замкнута. Отсюда следует, что для подключения фотопистолета от NES к приставке на AY-3-8500 или К145ИК17 придётся добавить согласующую схему.

«Обманывать» приставку, направляя фотопистолет, например, на люстру, не рекомендуется — её свет значительно ярче, чем у экрана телевизора, что ведёт к ускоренному износу фотоэлемента, особенно, если это фотосопротивление.

Использованные свободные материалы

Из проектов фонда Викимедиа

В разделе использованы текстовые материалы из статей Википедии по состоянию на 13.02.2014, доступные на условиях тех же лицензий CC BY-SA 3.0 и GFDL, что и Викиучебник, и потому полностью совместимые со вторым:

К145ИК17 — авторы Addbot, Sergei Frolov, Mixabest, Alex-engraver, Alex.ryazantsev, ChuispastonBot, Numlock2000, ButkoBot, Ace^eVg, TXiKiBoT, VolkovBot, Berserkerus, StrangerGrey, анонимные;
AY-3-8500 (англ.) — авторы Ubcule, Wise sapient, Addbot, Kehkou, ClueBot NG, Hmains, Arosio Stefano, Socram8888, DevinCook, ChuispastonBot, Bumm13, CurtisP, Ringbang, TubularWorld, VolkovBot, Cyrus XIII, Mailer diablo, CyclePat2, SmackBot, Mmeulens, Elonka, анонимные;
S-Video - авторы Runner1616, IlyaMart, Movses-bot, Nicolay Sidorov, Addbot, Xqbot, Valdis72, Alex Vens, LarBot, Bizonrelax, V0d01ey, Z-Gleb, Mixabest, Luckas-bot, Usa, TXiKiBoT, Ks1807, Partyzan XXI, EC 1234, Prilutsky, Sust, MKrivosheev, Silvers, Tumkir, ArthurBot, DonaldDuck, Alexbot, Muro Bot, Loveless, Sorx00, -PhoeniX-, KWF, VolkovBot, Lightning13, Peni, JAnDbot, Thijs!bot, VasilievBot, Typhoonbreath, Калий, Obir, анонимные.

В разделе использовано изображение, перенесённое из Русской Википедии на Викисклад и находящееся в общественном достоянии.