微计算机的音频盒式磁带接口

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盒式磁带录音机,由于使用方便,价格低廉,它已经被广泛地用作微计算机的外存贮器。特别是在单板计算机中,由于内存容量小,大都采用盒式录音机磁带来扩充内存的容量。大家知道,盒式磁带频率响应范围较低,一般在音频范围以内。而计算机中逻辑信号通常都是用频率极高的脉冲来表示。如果直接把它记录在盒式磁带上,势必会使脉冲严重畸变,导致信号出错。怎样能够把计算机的逻辑信号存入磁带呢?这就要利用接口电路来完成这一任务。

图一是微型计算机音频盒式磁带的接口电路。它有两个功能:①将微型计算机的数据转贮到磁带上。②能将磁带上存贮的数据输入计算机。由于要在音频磁带上记录二进制信息,以及使记录的信息具有通用性和互换性,国际上对音频磁带记录格式有统一的标准。这就是“堪萨斯”标准(KANSASCITY标准)。这个标准对逻辑信号及数据记录格式都作了明确的规定。读者可以参考有关资料。

图1
图1 🔍原图 (1077×777)

微型计算机把数据转贮到磁带上的电路,由图1中U\(_{1}\)、R2、C\(_{1}\)等构成。首先计算机将转贮的二进制数据转换成ASCII字符,给这个字符配上一位起始位,两位停止位,以利于同步,构成一个具有标准记录格式的串行数据,如图2所示。然后,再将这些数据送入计数/定时电路(CTC),利用CTC的定时功能,当计算机接收到键盘上给的转贮命令时通过软件给CTC设置一个数据,如果转贮的数据是“0”,就使CTC连续发出f=2400Hz的8个脉冲。数据是“1”就使CTC连续发出f=4800Hz的16个脉冲。这些脉冲进到接口电路后,经U1(\(\frac{1}{2}\)MC14013)组成的二分频器分频后,数据“0”就得到4个1200Hz的脉冲。数据“1”得到8个f=2400Hz的脉冲(参看图3)。这些脉冲经R\(_{2}\)、C1滤波去除高频成份后,将分别得到8个频率为2400Hz的正弦波和4个频率是1200Hz的正弦波,它们分别代表计算机中的数据“0”和“1”。通过电路变换成的正弦波信号将被送到盒式录音机的录带上加以存储。

图2
图2 🔍原图 (631×198)
图3
图3 🔍原图 (774×799)

盒式磁带存贮的信号,输入到计算机的过程称为CPU读外存贮器。这也要通过接口电路来实现。图1中的U\(_{2}\)、U3、U\(_{4}\)等构成计算机读磁带的接口电路。磁带上记录的正弦波信号,通过录音机上输出插孔送到接口电路,输入信号通过C2进入由LM399组成的比较器。D\(_{1}\)、D2组成双向限幅电路。经U\(_{2}\)放大后,在其输出端得到峰值为2伏的方波信号。这个信号一路去触发由U3、C\(_{5}\)、R14组成的单稳电路,延时312μs。另一路去电平指示电路U\(_{5}\)。如果此时读入的是代表逻辑“1”的脉冲,则f=2400Hz,其周期为416μs,利用U3的Q-端输出脉冲的上升沿,将低电平信号送入U\(_{4}\)(\(\frac{1}{2}\)C14013P),在U4的Q-端就得到逻辑“1”电平,如果读入的是代表逻辑“0”的脉冲,则f=1200Hz,其周期为833μs。则U\(_{3}\)的Q-端输出脉冲的上升沿将高电平送入U4的Q-端就得到一个逻辑“0”电平。经接口电路变换后的信号进入数据线D\(_{7}\),计算机再通过软件,将串行数据转换成八位并行数据。CPU读磁带接口电路的各点波形如图4所示。在接口电路中,U5与LED发光二极管等构成电平指示电路,供输入磁带数据时,指示输入信号的幅度用。使号进入U\(_{5}\)被放大后驱动LED。R14、R\(_{15}\)是单稳电路的时间常数电阻和电容,延时312μs的目的,是保证不论在f=2400的频率下,或者f=1200的频率下,都能可靠地把数据送入U1构成的触发器。总之,盒式磁带接口电路的设计,充分利用了硬件和软件的特点。简化了电路,降低了成本。使得这种接口电路在微型计算机中得到普遍的应用。(温宪立)

图4
图4 🔍原图 (867×653)