如何構(gòu)建一個簡單的UART到磁帶接口

示意圖

UART到盒式磁帶接口如何工作？

要將數(shù)據(jù)保存到磁帶上，我們必須轉(zhuǎn)換我們的串行數(shù)據(jù)（來自UART）到磁帶盒驅(qū)動器可以記錄的音頻信號?？紤]到磁帶的頻率范圍充其量是非常糟糕的，我們將不得不使用低頻音頻音調(diào)。由于電路的設(shè)計考慮了簡單性，我們將使用單音系統(tǒng)，其中音調(diào)的存在代表1位而沒有音調(diào)代表0位。其他磁帶系統(tǒng)使用頻率鍵移位，其中頻率變化代表數(shù)據(jù)，但包含更復(fù)雜的電路（如帶通濾波器等）。

第一步我們將記錄數(shù)據(jù)，這是通過一個555非穩(wěn)態(tài)電路（IC1）和一個單位增益緩沖器（U1A）完成的。當(dāng)UART輸入為高電平時，555的復(fù)位引腳也為高電平，這導(dǎo)致555產(chǎn)生大約4kHz的方波。當(dāng)輸入為低電平時，555的復(fù)位也很低，這可以防止555振蕩，從而不會產(chǎn)生音調(diào)。然后通過U1A緩沖該音調(diào)以改善輸出阻抗，然后將其饋入旁路電容器以產(chǎn)生振蕩大約0V的音調(diào)，而不是具有正偏移。然后，該旁路信號直接連接到盒式磁帶錄音機(jī)的輸入端，因此，當(dāng)串行數(shù)據(jù)被發(fā)送到該電路時，它將導(dǎo)致數(shù)據(jù)編碼的音調(diào)被記錄到磁帶上。

第二步是讀取我們保存到磁帶上的數(shù)據(jù)。這是通過兩個電路實現(xiàn)的：施密特觸發(fā)器和555單穩(wěn)態(tài)電路。如果從磁帶檢測到大信號（即，我們記錄的音調(diào)的聲音），則施密特觸發(fā)器用于產(chǎn)生輸出，如果沒有檢測到音調(diào)（即，來自我們的數(shù)據(jù)的0），則沒有輸出。唯一的問題是，當(dāng)有音時，施密特觸發(fā)器將以與輸入音調(diào)（4kHz）相同的速率打開和關(guān)閉。因此，我們必須使用一個在檢測到快速音調(diào)時保持打開的電路。這是monostable的用武之地（IC3）。但這不是你普通的單穩(wěn)態(tài);這個單穩(wěn)態(tài)是一個可以重新觸發(fā)的！ monostable被設(shè)計為在觸發(fā)時保持300us，但如果555在打開狀態(tài)期間被重新觸發(fā)，它將不會重新啟動單穩(wěn)態(tài)。這就是Q1的功能 - 使電容器C8放電，該電容器C8直接負(fù)責(zé)單穩(wěn)態(tài)導(dǎo)通。因此，到555單穩(wěn)態(tài)電路的重復(fù)信號（即音調(diào)）將導(dǎo)致單穩(wěn)態(tài)保持開啟直到?jīng)]有進(jìn)一步的觸發(fā)。結(jié)果是輸出與輸入的原始UART信號相匹配。

當(dāng)UART的波特率為300時，電路效果最佳，并且非?？煽?。 RV1是一個調(diào)節(jié)輸出信號強(qiáng)度的電位計，而RV2將調(diào)節(jié)施密特觸發(fā)器的觸發(fā)電平。如果您正在努力讀取數(shù)據(jù)，RV2是需要考慮的因素，但如果配置正確，則該電路非常準(zhǔn)確，幾乎沒有丟失的位。波特率可以增加，但這需要更高的頻率音調(diào)和更快的單穩(wěn)態(tài)。單穩(wěn)時間略長于音調(diào)時間，以確保單穩(wěn)態(tài)在重復(fù)觸發(fā)之間保持不變。

構(gòu)造

像我的大多數(shù)電路一樣，一個是由所有通孔部件制成的;上班很容易。該項目可以使用許多技術(shù)構(gòu)建，包括面包板，條板和PCB。就個人而言，為方便起見，我在這個項目中使用了PCB，并且附有PCB文件（包括CNC代碼），因此你也可以構(gòu)建這個PCB！

酷想法

我想嘗試的一個想法是將其用作調(diào)制解調(diào)器。如果構(gòu)建其中兩個，一側(cè)連接到一部電話而另一側(cè)連接到第二部電話，理論上，您應(yīng)該能夠通過電話線傳輸數(shù)據(jù)。電話信號質(zhì)量差可能不允許這樣，但如果它有效，你基本上可以設(shè)計自己的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和協(xié)議！