Πίνακας περιεχομένων:
2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-13 06:57
Music Synthesizer
Αυτός ο συνθέτης μουσικής είναι αρκετά απλός: απλά πρέπει να φυσήξετε, να τραγουδήσετε ή ακόμα και να παίξετε μουσική μπροστά από το μικρόφωνο και ο ήχος θα διαμορφωθεί και θα σταλεί μέσω του ηχείου. Το φάσμα του θα εμφανιστεί επίσης στην οθόνη LCD. Το Music Synthesizer υπάρχει σε δύο εκδόσεις: μπορείτε να επιλέξετε να το εφαρμόσετε σε PCB ή αν δεν μπορείτε, θα το κάνει ένα απλό Breadboard.
Βήμα 1: Απαιτούμενο υλικό και συστάσεις
Για να εφαρμόσετε αυτό το σύστημα, θα χρειαστείτε τα ακόλουθα:
- μια πλακέτα DE0-Nano-SoC
- οθόνη LCD LT24 από την Terasic
- ένα ηλεκτρικό μικρόφωνο
- ένα βασικό ηχείο δύο συρμάτων (γείωσης και τροφοδοσίας)
- ένα καλώδιο Ethernet
- ένα PCB ή ένα breadboard
- ένα κολλητήρι και ένα χαράκτη PCB, εάν αποφασίσετε να εφαρμόσετε το συνθεσάιζερ σε ένα PCB
- μια μπαταρία και τη σύνδεση USB της (προαιρετικό)
- μια μονάδα ενισχυτή ισχύος LM386
- έναν ψηφιακό/αναλογικό μετατροπέα MCP4821
- έναν μετατροπέα τάσης μεταγωγής πυκνωτή LT1054
- ένα ρυθμιζόμενο ρυθμιστή LM317
- 7 TL081 OPA (DIP-8)
- ένα TL082 OPA (DIP-8)
- ένα τρανζίστορ 2N5432
- μια δίοδος 1N4148
- 17 πολωμένοι πυκνωτές 10 μF
- έναν πυκνωτή 1 μF
- 5 πυκνωτές 100nF
- έναν πυκνωτή 680nF
- έναν πυκνωτή 100 μF
- έναν πυκνωτή 2,2 μF
- πολωμένος πυκνωτής 1000+μF (4400 για παράδειγμα)
- έναν πολωμένο πυκνωτή 220 μF
- έναν πυκνωτή 0,05 μF
- 4 αντιστάσεις 100 Ohms
- 1 αντίσταση 2,2kOhms
- 1 αντίσταση 10kOhms
- Αντίσταση 1 470 Ohms
- 1 resitor 1,8kOhms
- 1 αντίσταση 1MOhm
- Αντίσταση 1 150 Ohm
- 4 αντίσταση 1500 Ohm
Λάβετε υπόψη ότι μπορεί να χρειάζεστε περισσότερα εξαρτήματα από το αναμενόμενο.
Σας συνιστούμε επίσης να έχετε βασικές γνώσεις σε ηλεκτρονικά και σχεδιασμό SoC πριν ξεκινήσετε αυτό το έργο
Βήμα 2: Πίνακας εξαγοράς
Τώρα που έχετε όλα όσα χρειάζεστε, ας ξεκινήσουμε κάνοντας τον πίνακα εξαγορών. Το μικρόφωνο συλλέγει τους κοντινούς ήχους και στη συνέχεια το σήμα φιλτράρεται από ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης για να το δειγματολογήσει (και συνεπώς να τηρήσει το θεώρημα Shannon) προτού ενισχυθεί και τελικά καταγραφεί από το DE0.
Εάν είστε εξοικειωμένοι με το Altium Design Software και έχετε πρόσβαση σε έναν χαράκτη PCB, απλώς πρέπει να αναπαράγετε το σχηματικό σχήμα που φαίνεται στην παραπάνω εικόνα και να τοποθετήσετε τα εξαρτήματα όπως κάναμε στη δεύτερη εικόνα. Διαφορετικά, μπορείτε απλά να αναδημιουργήσετε αυτό το κύκλωμα σε μια σανίδα ψωμιού.
Και στις δύο περιπτώσεις, οι τιμές των αντιστάσεων, προφανώς δοσμένες σε Ohms, και οι τιμές των πυκνωτών, που δίνονται στο Farads, έχουν ως εξής:
- R4: 2,2k
- R5: 10k
- R6 και R7: 100
- R3: 470
- R1 και R2: 18 (αυτές οι αντιστάσεις χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της τάσης εξόδου που πρέπει να είναι 2V, ώστε αυτές οι τιμές να είναι ελαφρώς διαφορετικές για εσάς)
- R8: 1,8k
- R9: 1Μ
- R10: 150
- R11, R12, R14 και R15: 1.5k
- Dec1: 2,2μ
- 2 Δεκεμβρίου: 100μ
- 3 Δεκεμβρίου: 100n
- Dec4: 1μ
- Dec5, Dec6, Dec7, Dec8, Dec9, Dec10, Dec11, Dec12, Dec13, Dec14: 1μ
- Dec15: +1000μ (4400 για παράδειγμα)
- C1: 10μ
- C2: 1μ
- C3 και C4: 100n
- C5: 1μ
Τελειώσαμε με τον πίνακα εξαγορών!
Βήμα 3: Πίνακας εξόδου ήχου
Το να καταγράφεις ήχους είναι υπέροχο, αλλά να μπορείς να τους αναπαράγεις είναι ακόμα καλύτερο! Έτσι, θα χρειαστείτε έναν πίνακα εξόδου ήχου, απλώς αποτελούμενο από ψηφιακό/αναλογικό μετατροπέα, φίλτρο εξομάλυνσης, ενισχυτή ισχύος και ηχείο.
Φυσικά, μπορείτε ακόμα να αναπαράγετε το κύκλωμα σε ένα PCB (και να τοποθετήσετε τα εξαρτήματα όπως φαίνεται στη δεύτερη εικόνα) ή σε ένα breadboard. Και στις δύο περιπτώσεις, εδώ είναι οι τιμές τόσο για τους πυκνωτές όσο και για τις αντιστάσεις:
- R1 και R2: 100
- R3 και R4: σύρματα
- R5: 10
- C1: 1μ
- C2, C3, C5, C6, C7, C9: 100μ (πολωμένο)
- C4 και C8: 100n
- C10: 0,05μ
- C11: 250μ
Τελειώσαμε με την έξοδο ήχου, οπότε ας περάσουμε στο λογισμικό!
Βήμα 4: Έργο Quartus
Για να είμαστε απλοί, αποφασίσαμε να ξεκινήσουμε από το έργο "my first-hps-fpga" που παρέχεται στο CD-ROM που περιλαμβάνεται στο DE0-Nano-SoC. Το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να ανοίξετε αυτό το έργο και να εκκινήσετε το "Platform Designer" ή "Qsys" από τη γραμμή εργαλείων και να αναπαράγετε το παραπάνω έργο. Στη συνέχεια, δημιουργήστε το σχέδιο και μεταγλωττίστε το με το Qsys (δείτε τις επιδείξεις για περισσότερες λεπτομέρειες).
Βήμα 5: Απολαύστε
Τώρα που δημιουργούνται τα αρχεία HDL, απλά πρέπει να ξεκινήσετε το έργο Quartus. Για το σκοπό αυτό, συνδέστε το καλώδιο USB στην υποδοχή USB (JTAG) της DE0-Nano-Soc. Στη συνέχεια, επιλέξτε Εργαλεία> Προγραμματισμός στο Quartus. Κάντε κλικ στο Αυτόματη ανίχνευση και, στη συνέχεια, επιλέξτε τη δεύτερη επιλογή. Στη συνέχεια, κάντε κλικ στη συσκευή FPGA (η δεύτερη), στη συνέχεια "Αλλαγή αρχείου" και επιλέξτε το αρχείο.sof που δημιουργήθηκε προηγουμένως. Τέλος, κάντε κλικ στον πίνακα ελέγχου "Πρόγραμμα/Διαμόρφωση" και κάντε κλικ στο κουμπί "Έναρξη" για να ξεκινήσει το αρχείο.
Τέλος, ανεβάστε τον ακόλουθο κωδικό C στη μνήμη DE0. Για το σκοπό αυτό, εγκαταστήστε το Putty σε υπολογιστή (Linux), συνδέστε τον πίνακα σε αυτόν μέσω σύνδεσης Ethernet και συνδέοντας το καλώδιο USB στην υποδοχή USB (UART) του DE0. Εκκινήστε και διαμορφώστε το Putty με ρυθμό baud 115200, χωρίς ισοτιμία, στάση ενός bit και χωρίς ρυθμίσεις ελέγχου ροής. Στη συνέχεια, εξαναγκάστε μια σταθερή διεύθυνση IPv4 στη θύρα Ethernet του υπολογιστή σας, εισαγάγετε "root" στο Putty shell, στη συνέχεια "ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX" και "κωδικό πρόσβασης" ακολουθούμενο από έναν κωδικό πρόσβασης. Ανοίξτε ένα κέλυφος στον υπολογιστή σας, μεταβείτε στο αποθετήριο έργου και εισαγάγετε "scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~/". Τελικά, στο κέλυφος Putty, πληκτρολογήστε "./myfirsthpsfpga". Απολαμβάνω !