МУЗЫКАЛЬНЫЙ ДЖОЙСТИК

Может ли джойстик звучать? «Может», — иронично ответит знаток компьютерных игр, имея в виду поскрипывание шарнирных соединений внутри устройства, название которого переводится с английского как , приносящая радость». Но стоит собрать несложную электронную схему, и всякая ирония, связанная с несовершенством продающихся у нас джойстиков, отступит на задний план.

Приятная мелодичная трель, тональность которой будет меняться в зависимости от положения доработанной рукоятки, поможет по-новому воспринимать и сам процесс игры. Более того, усовершенствованный джойстик позволит безошибочно тестировать состояние механических контактов. При наличии окислений, всякого рода повреждений вместо ожидаемого мелодичного звучания неизбежно появятся хрипы. И любой, даже не обладающий музыкальным слухом пользователь сразу поймет, что джойстик нуждается в ремонте.

В чем же секрет предлагаемой доработки?

Как известно, порт подключения джойстика в компьютерах, будь то знакомый всем «СПЕЦИАЛИСТ» или более совершенные модели типа ZX-SPECTRUM, «ОРИОН-128», выполняют по двум основным схемам. Сконструированы они так, что при разомкнутом состоянии контактов рукоятки на буферный регистр поступают уровни или логического нуля, или логической единицы (рис. 1а и 1б). Но с нажатием на кнопки джойстика потенциалы соответствующих разрядов меняются на противоположные. И компьютер, анализируя состояние буферного регистра, может программно определить, какая команда подана, чтобы незамедлительно выполнить требуемые действия.

Рекомендуемая любителям современных компьютерных игр самодельная приставка «вырабатывает» у джойстика звуковую реакцию на каждое нажатие любой из кнопок рукоятки управления. Да так, что теперь каждому контакту соответствует свое звучание.

Например, в приставке, приспособленной для компьютера ZX-SPECTRUM с пользующимся особой популярностью портом KEMPSTON (рис. 2), это достигается изменением напряжения питания (3…5 В), поступающего через джойстик на К561ЛН2, — тогда мелодичный генератор воспроизводит (в зависимости от состояния контактов рукоятки) те или иные характерные звуки.

В роли такого генератора выступает специальная сборка. Состоит она из трех стандартных, хорошо зарекомендовавших себя в работе узлов. Первый, являясь низкочастотным генератором (выполнен на DD1.1, DD1.2 и С1), через диоды VD11, VD12 управляет двумя звуковыми своими «собратьями» (DD1.3, DD1.5, R7, С2 и, соответственно, DD1.4, DD1.6, R8, С3). Причем попеременно: когда один из «звуковиков» работает, то другой остановлен и наоборот. Частоты звуковых генераторов близки между собой, в результате чего на смесителе — пьезоэлектрическом излучателе BF1 выделяется сложный (с биениями) сигнал, который пользователь джойстика и слышит.

Исходные данные для определения оптимального номинала R1

Узел электропитания и частотного управления выполнен на резисторах R2…R6 и диодах VD1 …VD10. Как видно из принципиальной электрической схемы, питающее К561ЛН2 (а значит, и мелодичный генератор) напряжение зависит от общего сопротивления цепочки R2…R6. Причем основную роль при нажатии кнопки «Пуск» играет последовательно включенный резистор R6.

С нажатием кнопки «Влево» резисторы R2 и R6 меняются ролями, диод VD1 включается вместо VD9, VD10 — вместо VD2 и т.д. То есть каждому состоянию джойстика соответствует свое звучание. При указанных на схеме резисторах и конденсаторах «опорная» частота генерации — около 500 Гц. Как показывает практика, чем больше номиналы у R2…R6, тем ниже звук. А при одновременном нажатии нескольких клавиш частотный диапазон сдвигается вверх, образуя до десяти явно различимых по высоте звуков. Так что во время интенсивной игры с использованием рассматриваемой приставки получаются удивительные звуковые пассажи в стиле авангардной музыки; отсюда и название «музыкальный джойстик».

И еще несколько интересных особенностей предлагаемой схемы. Оказывается, она довольно-таки устойчива к изменению номиналов нагрузочных резисторов R_k в самом компьютере. При изменении R_k от 1 кОм до 10 кОм частота генерации меняется всего на полтона. Более того, благодаря симметричному включению диодов VD1 …VD10 схема продолжает исправно функционировать даже… при обратной полярности питания (а подобная ситуация вполне возможна, если пользователь ошибочно или по причине незнания архитектоники своего компьютера включит музыкальный джойстик так, что цепи «+5 В» и «Общ.» окажутся перепутанными (см. замечание в скобках на рис. 2).

Иначе говоря, музыкальный джойстик не требует перенастройки и будет работать с любым компьютером, имеющим гнездо «KEMPSTON-джойстик», вне зависимости от вариантов включения последнего. К тому же при ненажатых контактах джойстик практически не расходует электроэнергии. А что касается режима звучания, то ток потребления не превышает 100…300 мкА. Нельзя не отметить и такую немаловажную для пользователя особенность: переключатель SA1 полностью обесточивает схему и отключает звук.

Печатная плата (рис. 3) выполняется из фольгированного текстолита или гетинакса. Рассчитана она на вертикальную установку резисторов ОМЛТ-0,125, конденсаторов КМ-56 группы Н30 (С2, С3) и КМ-6А группы Н90 (С1, С4), а также миниатюрных диодов типа КД521, КД522. При отсутствии указанных радиоэлементов возможна замена на аналоги. Правда, в случае использования деталей других модификаций не исключено внесение соответствующих корректив в монтаж.

Но предпочтительнее, разумеется, придерживаться всего рекомендованного. Для последующего применения в конструкции лучше приобрести малогабаритные движковый переключатель ПД-9 и оптимально вписывающийся в систему «джойстик — компьютер» электроразъем, а также пьезоизлучатель ЭП-1 (ЭП-22).

При монтаже возможны три вполне приемлемые ситуации: установка самоделки внутри компьютера; выполнение ее в виде отдельной приставки, располагаемой между джойстиком и компьютером; монтаж непосредственно в джойстике. В последнем случае конструкция может выглядеть так, как это показано на рис.4. Местоположение и способ крепления пьезоизлучателя определяют опытным путем — по наилучшему звучанию с учетом акустического резонанса.

Собранная схема должна заработать при первом же включении. При необходимости выполняют подстройку. Точный номинал резистора R1 определяют, руководствуясь таблицей. Желаемой частоты биений между звуковыми генераторами достигают юстировкой резистора R7 (до мелодичной трели, напоминающей звонок вызова кнопочного телефонного аппарата). Другое звучание получают соответствующим подбором конденсаторов С2, С3 и резисторов R7, R8, учитывая, что номиналы у последних не должны превышать 40 кОм. В этом случае удастся избежать не только снижения амплитуды выходных сигналов, но и крайне нежелательного ухода звуковой частоты за максимальные 1…2 кГц.

Для улучшения работы пьезоизлучателя (при низких напряжениях питания микросхемы DD1) предусмотрен конденсатор С4: чем больше его емкость, тем сильнее звук. Однако чрезмерная громкость даже у мелодичного джойстика нежелательна. Поэтому при выборе номинала для С4 зачастую ограничиваются (в зависимости от номиналов резисторов R2…R6 и типа используемого излучателя) пределами 0,01 …0,33 мкФ, а в ряде случаев данный конденсатор вообще заменяют перемычкой.

Направление движения джойстика и высота звука должны быть взаимосвязаны. Логично, чтобы направления «вверх-вниз» и «влево-вправо» оказывались максимально разнесенными по частоте, а команда «Пуск» сопровождалась или самым высоким, или предельно низким сигналом. Естественно, все это не могло не найти своего отражения в рассматриваемой конструкции. Резисторами R2…R6 подбирают высоту звука (от низшего к высшему): «Влево», «Вниз», «Вправо», «Вверх», «Пуск» с разницей примерно в полтона.

Разумеется, предлагаемый порядок не догма, при желании его можно изменить. Необходимо только помнить, что при номиналах у R2…R6 сверх указанных на схеме 30 кОм возрастает опасность неустойчивого запуска музыкального генератора, ведь работать-то он должен при низких питающих напряжениях!

С.РЮМИК, г.Чернигов