Έργο EISE4: Μάθετε πώς να πραγματοποιείτε μια συσκευή διαμόρφωσης φωνής: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Σε αυτό το διδακτικό, θα περάσετε από όλα τα διαφορετικά βήματα για να πραγματοποιήσετε μια συσκευή που προσθέτει ηχητικά εφέ (καθυστέρηση και ηχώ). Αυτή η συσκευή αποτελείται κυρίως από μικρόφωνο, πλακέτα DE0 Nano SoC, ηχείο, οθόνη και αισθητήρα υπέρυθρης ακτινοβολίας. Ανάλογα με την απόσταση που στέκεστε από τον αισθητήρα υπέρυθρων ακτίνων, θα πραγματοποιηθεί ένα εφέ. Η οθόνη είναι εδώ για να εκτυπώσετε το FFT.

Χρησιμοποιήσαμε μια πλακέτα De0 Nano SoC και δύο PCB είναι συνδεδεμένα σε αυτήν. Αυτά είναι αναλογικά κυκλώματα στα οποία συγκολλήσαμε κάθε στοιχείο που χρειαζόμαστε.

Βήμα 1: Αρχιτεκτονική

Εδώ είναι η αρχιτεκτονική που σκεφτήκαμε πριν ξεκινήσουμε το έργο. Πήραμε πρώτα το μικρόφωνο που πραγματοποιεί την απόκτηση σήματος, το οποίο στη συνέχεια ενισχύεται με τον ενισχυτή τάσης. Στη συνέχεια συνδέεται με την καρφίτσα ADC της πλακέτας DE0 Nano Soc, η οποία υπολογίζει το FFT και το εκτυπώνει σε μια οθόνη. Στη συνέχεια, οι έξοδοι της πλακέτας συνδέονται με ένα DAC, πριν ενισχυθούν και συνδεθούν με το μεγάφωνο.

Σε αυτό το σημείο του projet δεν σκεφτήκαμε τη χρήση ενός αισθητήρα υπερύθρων, τον οποίο αφομοιώσαμε αργότερα στο έργο.

Βήμα 2: Υλικά

Για να πραγματοποιήσουμε αυτό το έργο, χρησιμοποιήσαμε τα ακόλουθα στοιχεία:

- Μικρόφωνο

- Ηχείο

- Πίνακας DE0 Nano Soc

-Μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό (ενσωματωμένος στην πλακέτα DE0 Nano Soc)

-Μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό (MCP4821)

- Ενισχυτής ισχύος ήχου (LM386N-1)

- Ενισχυτής τάσης με αυτόματο έλεγχο κέρδους

- Ρυθμιστής τάσης που παράγει -5V (MAX764)

- Αισθητήρας υπερύθρων (GP2Y0E02A)

- Ηλιακή ενέργεια που παράγει 5V (τροφοδοτικό)

- Οθόνη (που εκτυπώνει το FFT)

Βήμα 3: Πρώτο PCB - Πριν από το De0 Nano SoC

Αυτό το πρώτο αναλογικό κύκλωμα περιέχει το μικρόφωνο (MC1), τον ενισχυτή τάσης με αυτόματο έλεγχο κέρδους (το τμήμα του κυκλώματος που συνδέεται με τον ενισχυτή λειτουργίας) και τον ρυθμιστή τάσης που παράγει -5V (MAX764).

Πρώτα το μικρόφωνο πιάνει τον ήχο και μετά ο ήχος ενισχύεται με τον ενισχυτή τάσης. η τάση πηγαίνει από 16mV σε 1,2V περίπου. Ο ρυθμιστής τάσης είναι εδώ μόνο για να τροφοδοτήσει τον λειτουργικό ενισχυτή.

Η έξοδος ολόκληρου του κυκλώματος σχετίζεται με τον πείρο ADC της πλακέτας DE0 Nano Soc.

Βήμα 4: Δεύτερο PCB - Μετά το De0 Nano SoC Board

Οι είσοδοι αυτού του δεύτερου αναλογικού κυκλώματος συνδέονται με διαφορετικές ακίδες της πλακέτας DE0 Nano Soc, οι οποίες είναι οι ακίδες CS, SCK και SDI. Αυτές οι είσοδοι συνδέονται στη συνέχεια με το DAC (MCP4821), το οποίο στη συνέχεια συνδέεται με τον ενισχυτή ισχύος ήχου (LM386N-1). Έχουμε επιτέλους το μεγάφωνο.

Όλο αυτό το κύκλωμα τροφοδοτείται με 5V που προέρχεται από την πλακέτα DE0 Nano Soc και η γείωσή του συνδέεται με το DE0 Nano Soc και με τη γείωση του πρώτου PCB.

Βήμα 5: Επικοινωνία μεταξύ PCB και De0 Nano SoC

Το σήμα που προέρχεται από το μικρόφωνο συνδέεται με το ADC της κάρτας. Το ADC είναι συνδεδεμένο με το HPS και έχουμε ένα NIOS II που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της οθόνης. Για επικοινωνία, το HPS και το NIOS II χρησιμοποιούν κοινή μνήμη. Έχουμε έναν κωδικό C που τρέχει στο HPS που λαμβάνει τιμές από το ADC και κάνει κάποια εφέ στον ήχο. Το αποτέλεσμα αποστέλλεται στη συνέχεια στο επόμενο PCB μέσω καλωδίου SPI που είναι συνδεδεμένο σε GPIO της κάρτας. Έχουμε επίσης έναν κωδικό C που τρέχει στο NIOS II ταυτόχρονα. Αυτό το πρόγραμμα είναι εκεί για να ελέγξει την οθόνη και να δείξει ένα φάσμα FFT.

Βήμα 6: Πώς δημιουργείτε ηχητικά εφέ με αισθητήρα υπέρυθρων ακτίνων;

Σε αυτό το έργο, χρησιμοποιούμε μόνο ένα ηχητικό εφέ, το οποίο είναι η καθυστέρηση ήχου. Για να ενεργοποιήσουμε αυτό το εφέ, αποφασίσαμε να χρησιμοποιήσουμε τον αισθητήρα υπερύθρων. Ο αισθητήρας που είναι συνδεδεμένος στο ενσωματωμένο ADC της κάρτας έχει τιμή μεταξύ 60 και 3300. Έχουμε μια τιμή κοντά στο 3300 όταν είμαστε κοντά στον αισθητήρα και έχουμε μια τιμή κοντά στο 60 όταν είμαστε μακριά από αυτόν. Επιλέξαμε να ενεργοποιήσουμε την καθυστέρηση μόνο εάν η τιμή είναι πάνω από 1800, διαφορετικά ο ήχος αποστέλλεται απευθείας στο SPI.