Ρολόι Hellschreiber: 13 βήματα (με εικόνες)

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

Ένας μικρός μικροελεγκτής είναι προγραμματισμένος να παράγει μια σειρά από τόνους οι οποίοι, όταν τροφοδοτούνται με κάρτα ήχου υπολογιστή και υποβάλλονται σε επεξεργασία από πρόγραμμα ανάλυσης φάσματος, εμφανίζουν μια εικόνα της τρέχουσας ώρας.

Βήμα 1: Λογισμικό Spectrum Lab

Όλη η σκληρή δουλειά της ανάλυσης και της εμφάνισης των τόνων εκτελείται από ένα κομμάτι δωρεάν λογισμικού, το "Spectrum Lab" γραμμένο από έναν λάτρη του ερασιτεχνικού ραδιοφώνου, DL4YHF. Αναλύει τον ήχο που τροφοδοτείται μέσω της κάρτας ήχου και εμφανίζει το αποτέλεσμα ως εικόνα.

Ο τύπος οθόνης που χρησιμοποιείται εδώ ονομάζεται οθόνη "καταρράκτη" και έχει ρυθμιστεί για κύλιση από δεξιά προς τα αριστερά. Κυκλοφορεί παραδοσιακά από πάνω προς τα κάτω, και ως εκ τούτου ο όρος, καταρράκτης. Αυτό το πρόγραμμα χρησιμοποιείται από ερασιτέχνες για να επικοινωνούν στα μισά της γης με κλάσματα ενός watt, μεταξύ άλλων. Είναι ένα πολύ ικανό πρόγραμμα και έχει πολλές ρυθμίσεις που πρέπει να προσαρμοστούν σωστά για να επιτευχθεί μια καλή οθόνη. Ο όρος "Hellschreiber" προήλθε στον τομέα της τηλεγραφίας, πολύ καιρό πριν, και κυριολεκτικά σημαίνει γραφή με φως. Η οθόνη που εμφανίζεται στην εισαγωγή είναι ένα διάγραμμα έντασης συχνότητας με το χρόνο. Ο μικροελεγκτής είναι προγραμματισμένος να παράγει μια σειρά από τόνους, έτσι ώστε μια εικόνα των πληροφοριών να ζωγραφίζεται από αυτό το πρόγραμμα. Αυτή η λειτουργία ορίζεται ως "διαδοχικός πολυτονικός Hellschreiber" και χρησιμοποιείται για επικοινωνία σε μεγάλες αποστάσεις χρησιμοποιώντας σχετικά απλό εξοπλισμό μετάδοσης.

Βήμα 2: Ο χρόνος ως αλληλουχία συχνοτήτων

Αυτό το στιγμιότυπο οθόνης δείχνει τη λήψη από το ρολόι στέλνοντας πληροφορίες διαδοχικών δευτερολέπτων. Στην πραγματικότητα αυτό είναι ψεύτικο, αφού κάθε σύνολο ψηφίων χρειάζεται αρκετά δευτερόλεπτα για να δημιουργηθεί και έτσι οι οθόνες καλύπτουν μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από τα τρία δευτερόλεπτα που προτείνονται.

Το μοτίβο των κουκκίδων που φαίνεται πάνω από τη γραμμή των ψηφίων οφείλεται στις αρμονικές των τόνων: ο μικροελεγκτής παράγει τόνους μεταβαίνοντας μια γραμμή θύρας στην τροφοδοσία ή τη γείωση και το προκύπτον ορθογώνιο κύμα έχει πολλές αρμονικές. Δεδομένου ότι αυτό τροφοδοτείται απευθείας στην κάρτα ήχου, στην οθόνη θα εμφανίζονται όλες αυτές οι αρμονικές μαζί με την επιθυμητή θεμελιώδη συχνότητα. Δεδομένου ότι η ρύθμιση για ένα καθαρό ημιτονοειδές κύμα είναι δύσκολη, η διαφορά μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης συχνότητας που χρησιμοποιούνται για την εμφάνιση πρέπει επομένως να είναι μικρότερη από μια οκτάβα. Με άλλα λόγια, η μέγιστη συχνότητα πρέπει να είναι μικρότερη από τη διπλάσια από την ελάχιστη συχνότητα.

Βήμα 3: Εμφάνιση κάθε δέκατο δευτερόλεπτο

Η οθόνη που φαίνεται στο σχήμα είναι πιο ρεαλιστική για το είδος της απόδοσης που μπορεί να επιτευχθεί από το ρολόι: Ενημερώστε κάθε δέκα δευτερόλεπτα.

Τα ψηφία έχουν προγραμματιστεί ώστε να απέχουν μεταξύ τους για να είναι πιο ωραία, οπτικά. Όλα τα προγράμματα που παρήγαγαν αυτές τις οθόνες έχουν συμπεριληφθεί σε ένα αρχείο zip στο τελευταίο βήμα αυτού του οδηγού. Το διάγραμμα κυκλώματος περιλαμβάνεται σε μορφή ASCII στα αρχεία asm. Ο μικροελεγκτής ήταν ένα Microchip 12F510, ένας μικροελεγκτής οκτώ μολύβδου, ο οποίος ήταν χρονισμένος στα 32,768 KHz χρησιμοποιώντας ένα μικρό κρύσταλλο από ένα ξεπερασμένο ρολόι. Χρησιμοποιήθηκε μόνο μία γραμμή εξόδου, αφήνοντας δύο γραμμές εισόδου/εξόδου και μία γραμμή εισόδου δωρεάν για άλλες χρήσεις.

Βήμα 4: Κυματομορφές

Τα δύο σχήματα δείχνουν το είδος των κυματομορφών που μπαίνουν στην κάρτα ήχου για να καταστήσουν δυνατές αυτές τις οθόνες.

Το πρώτο δείχνει και τις επτά συχνότητες που εξάγονται με τη σειρά και η πρώτη συχνότητα ξανά. Είναι το ψηφίο "1", το τρέξιμο επτά συχνοτήτων που προκαλεί την κάθετη γραμμή και το τελευταίο η δεξιά πλευρά της βάσης. Το δεύτερο δείχνει πώς τα κενά προκαλούν τα κενά διαστήματα στην οθόνη. Εάν ένα συγκεκριμένο διάστημα στο dot matrix που σχηματίζει έναν χαρακτήρα είναι κενό, η αντίστοιχη συχνότητα δεν αποστέλλεται κατά τη διάρκεια της χρονικής του θέσης, σχηματίζοντας έτσι έναν χαρακτήρα με φωτεινά σημεία και κενό χώρο.

Βήμα 5: Εμφάνιση αυθαίρετων Bitmaps

Η εμφάνιση της ώρας ή άλλων τέτοιων αλφαριθμητικών δεδομένων είναι ωραία, αλλά μερικές φορές μπορεί να θέλουμε να έχουμε μια όμορφη εμφάνιση μερικών τυχαίων στοιχείων.

Μπορεί να γίνει, όπως θα συζητηθεί και θα αποδειχθεί. Θα γράψω προγράμματα που εμφανίζουν τη γραμμή κειμένου "Instructables" ως bitmap και το εκπαιδευτικό ρομπότ, ως γραφικό ύψος 24 pixel. Πρώτον, οι απαιτούμενες εικόνες πρέπει να ψηφιοποιηθούν. Το αρχικό βήμα είναι να τα σχεδιάσετε σε χαρτί γραφήματος. Το "Instructables" γράφτηκε χρησιμοποιώντας μια γραμματοσειρά ύψους πέντε εικονοστοιχείων. Δεδομένου ότι αυτό μεταδίδεται ως bitmap, έχω τρέξει γράμματα μαζί όπου είναι δυνατόν χωρίς να καταστρέψω την αναγνωσιμότητα. Η εικόνα του εκπαιδευτικού ρομπότ συρρικνώθηκε στα 24 εικονοστοιχεία κάθετα και έπειτα σημείωσα το περίγραμμά του με κουκκίδες και πρόσθεσα μερικές κουκκίδες και στο εσωτερικό. Νομίζω ότι οι άνθρωποι θα αναγνωρίσουν το ρομπότ, ιδιαίτερα αν τους πείτε εκ των προτέρων ότι αυτό είναι που υποτίθεται ότι είναι.

Βήμα 6: Digηφιοποίηση "Instructables"

Η εικόνα δείχνει πώς ψηφιοποιείται ο χάρτης bit της γραμμής κειμένου.

Λαμβάνοντας για παράδειγμα την αριστερή στήλη, όλα τα εικονοστοιχεία της είναι μαύρα. Είναι λοιπόν όλοι ένα: 11111 Ομαδοποιούμε τέσσερα, κάνοντας δύο τσιμπήματα: 1 1111 Αυτά τα δύο στη συνέχεια εκφράζονται ως δεκαεξαδικά, για μια συμπαγή αναπαράσταση: 1 F Δεδομένου ότι οι χαρακτήρες έχουν ύψος πέντε bit, το πρώτο ψηφίο θα είναι είτε 0 ή 1, και το δεύτερο ψηφίο είναι 0-1, AF. Το κάτω μέρος θεωρείται το πιο σημαντικό τέλος. Η δεύτερη στήλη είναι κενή, άρα όλα μηδέν: 00 εξάγωνο. Η τρίτη στήλη έχει τις τρεις πρώτες που ακολουθούνται από δύο μηδενικά: 1 1100 -> 1 C Και συνεχίζει έτσι, μέχρι το τέλος. Όλα αυτά είναι συγκεντρωμένα σε ένα αρχείο συμπερίληψης, που ονομάζεται "instructlables.inc". Έτσι, αλλάζοντας τη γραμμή που καθορίζει το αρχείο συμπερίληψης στο κύριο πρόγραμμα, μπορείτε να αλλάξετε το bitmap που εμφανίζεται. Σε περίπτωση που κάνετε ένα άλλο bimap που δείχνει το όνομά σας, για παράδειγμα, μπορείτε να το βάλετε σε ένα αρχείο "yourname.inc" και να το καλέσετε στο κύριο πρόγραμμα.

Βήμα 7: Η οθόνη που προκύπτει

Λειτουργεί, όπως μπορείτε να δείτε από την εικόνα που προκύπτει στην οθόνη.

Το λογισμικό Spectrum Lab σας επιτρέπει να επιλέξετε τα χρώματα και τις αποχρώσεις της οθόνης, οπότε με συνετή επιλογή μπορείτε να εμφανίσετε πολύ όμορφο κείμενο χρησιμοποιώντας αυτό το πρόγραμμα.

Βήμα 8: Ακολουθία Συχνοτήτων

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο πώς σχηματίστηκε αυτή η εικόνα.

Η πρώτη εικόνα παρακάτω δείχνει την ακολουθία των συχνοτήτων που εκπέμπει το μικρό, με σύντομη ανάλυση χρόνου. Δείχνει σαφώς τη φύση των τόνων στη σκάλα, καθώς οι τόνοι που συνθέτουν τις τελείες εκπέμπονται σε σειριακή σειρά. Μπορείτε επίσης να δείτε γιατί οι χαρακτήρες σχηματίστηκαν με κλίση προς τα δεξιά. Το δεύτερο δείχνει την ίδια οθόνη, με διαφορετική ρύθμιση φίλτρου. Η χρονική ανάλυση αυτού του φίλτρου μειώνεται, έτσι ώστε οι κουκίδες φαίνεται να καταλαμβάνουν περισσότερο χρόνο. Το οριζόντιο επίχρισμα που προκύπτει έχει ως αποτέλεσμα να κάνει το κείμενο ευκολότερο να διαβαστεί. Ένα σήμα πρέπει να έχει μια αντίστοιχη ρύθμιση του προγράμματος πριν εμφανιστεί ως αναγνωρίσιμη εικόνα.

Βήμα 9: itηφιοποίηση του ρομπότ

Το ρομπότ έχει ύψος 24 bit και δεν χωράει μέσα σε μια λέξη οκτώ δυαδικών ψηφίων. Χρησιμοποιήθηκε μια διαφορετική τεχνική για την ψηφιοποίηση του ρομπότ, αυτή τη φορά δανειζόμενος από το πρόγραμμα που χρησιμοποιήθηκε για την "μουσική κάρτα ευχετήριων" διδακτικό.

Δεδομένου ότι η εικόνα σχηματίζεται από μια ακολουθία ήχων, ένα μουσικό πρόγραμμα θα πρέπει να μπορεί να εμφανίσει το ρομπότ, υπό την προϋπόθεση ότι το ρομπότ τροφοδοτείται σε αυτό ως μια ακολουθία συχνοτήτων που πρόκειται να μετατραπούν σε μουσική. Το σχήμα δείχνει το ρομπότ, σειρές με ετικέτα με τιμές καθυστέρησης για σύνδεση σε μουσικό πρόγραμμα. Αυτές οι τιμές τροποποιήθηκαν ελαφρώς και είναι διαθέσιμες ως robot.asm καταχώρισης και οδήγησε σε μια σχεδόν αναγνωρίσιμη οθόνη ρομπότ.

Βήμα 10: Το ρομπότ στην οθόνη του υπολογιστή

Είναι ένα πουλί… Είναι ένα αεροπλάνο… Είναι ένα αρειανό ιπτάμενο πιατάκι…

Είναι το εκπαιδευτικό ρομπότ.

Βήμα 11: Το υλικό

Τα σχήματα δείχνουν τη φωτογραφία και το διάγραμμα κυκλώματος του μικροελεγκτή που παράγει αυτές τις εικόνες.

Είναι ένας μικροελεγκτής οκτώ ακίδων, ο 12F510, κατασκευασμένος από μικροτσίπ. Το καλώδιο που εμφανίζεται στα αριστερά συνδέεται με την κάρτα ήχου του υπολογιστή. Ο σύνδεσμος στα δεξιά συνδέεται με τον προγραμματιστή και παρέχει επίσης ενέργεια. Χωρίς να αποσυνδέσετε τίποτα ή να αλλάξετε οποιεσδήποτε συνδέσεις, ο μικροελεγκτής μπορεί να διαγραφεί και να επαναπρογραμματιστεί μέσω ICSP μόνο εκτελώντας τα κατάλληλα προγράμματα στον υπολογιστή.

Βήμα 12: Η αρχή

Το σχήμα δείχνει την αρχή πίσω από την απεικόνιση της μήτρας των κουκκίδων που συνθέτουν τους χαρακτήρες. Η ακολουθία των αυξανόμενων τόνων συνθέτει μια διαμόρφωση κλίμακας σκάλας, η οποία, επαναλαμβανόμενη σε συγκεκριμένα διαστήματα, σχηματίζει ένα δόντι πριονιού σε όλη τη ζώνη συχνοτήτων που διαμορφώνουν τον χαρακτήρα. εκπαιδευτικό, https://www.instructables.com/id/Oscilloscope-clock/, για την εμφάνιση της ώρας σε έναν παλμογράφο. Η αρχή είναι παρόμοια, εκτός από το ότι το προηγούμενο χρησιμοποιούσε επίπεδα τάσης και αυτό χρησιμοποιεί συχνότητα. Η διαφορά είναι ότι τα επίπεδα τάσης είναι πολύ δύσκολο να εμφανιστούν χρησιμοποιώντας την κάρτα ήχου και σχεδόν κάθε πρόγραμμα που εμφανίζει επίπεδα τάσης δεν το εμφανίζει στη λειτουργία που καθιστά τους χαρακτήρες ορατούς. Κάθε χαρακτήρας εμφανίζεται ως μια ακολουθία στηλών ύψους επτά εικονοστοιχείων. Εάν το κάτω μέρος των περισσότερων εικονοστοιχείων πρέπει να ανάψει, η συχνότητα που αντιστοιχεί σε αυτό ενεργοποιείται για σύντομο χρονικό διάστημα. Στην περίπτωση του "ρολογιού παλμογράφου", ένα συγκεκριμένο επίπεδο τάσης διατηρείται για εκείνη την περίοδο. Εάν το εικονοστοιχείο πρόκειται να είναι σκοτεινό, ο τόνος δεν γίνεται καθόλου ή, αντί αυτού, αποστέλλεται ένα επίπεδο κενής ρύθμισης. Δεδομένου ότι αυτές οι συχνότητες (ή επίπεδα τάσης) αποστέλλονται διαδοχικά, η μία μετά την άλλη, δεν σχηματίζουν κάθετη γραμμή. Σχηματίζουν μια γραμμή που κλίνει προς τα δεξιά. Είναι δυνατό να σταλούν αυτά τα κομμάτια προς την αντίστροφη κατεύθυνση και, στη συνέχεια, οι χαρακτήρες που προκύπτουν θα κλίνουν προς τα αριστερά. Αυτό φαίνεται αφύσικο και έτσι προτιμάται η παρούσα διάταξη. Ένας άλλος τύπος hellschreiber, ο οποίος στέλνει όλους τους τόνους ταυτόχρονα, είναι ικανός να παράγει τέλεια κάθετους χαρακτήρες. Δεδομένου ότι αυτό απαιτεί την παραγωγή όλων των τόνων ταυτόχρονα, χωρίς παραμόρφωση, δεν είναι δυνατό να εφαρμοστεί με απλό τρόπο χρησιμοποιώντας έναν μόνο μικροελεγκτή.