מטרונום מבוסס מיקרו-בקר: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

מטרונום הוא מכשיר תזמון המשמש מוזיקאים כדי לעקוב אחר פעימות בשירים ולפתח תחושה של תזמון בקרב מתחילים הלומדים כלי חדש. זה עוזר לשמור על תחושת הקצב החשובה במוזיקה.

ניתן להשתמש במטרונום זה שנבנה כאן לקביעת מספר הפעימות לכל בר והפעימות לדקה. לאחר הזנת נתוני התקנה אלה, הם מצפצפים על פי הנתונים המלווים בתאורה מתאימה באמצעות נוריות LED. נתוני ההתקנה מוצגים במסך LCD.

שלב 1: דרושים רכיבים:

·

• בקר מיקרו Atmega8A
• · 16*2 Lcd תצוגה
• · Piezo Buzzer
• · נוריות (ירוק, אדום)
• · נגדים (220 e, 330 e, 1 k, 5.6 k)
• · לחצני לחיצה (2* נגד נעילה, 1* נעילה)
• · סוללת תא מטבע CR2032 3V (*2)
• מחזיק סוללות מטבעות (*2)
• · 6pin מחבר מחדש (מקוטב)

שלב 2: יצירת המעגל

בצע את חיבורי המעגל כפי שמוצג בתמונה בלוח veroboard והלחם את החיבורים כראוי

שלב 3: תכונות המטרונום

ממשק המטרונום תופס בעיקר מסך LCD. מעליו נמצא המיקרו -בקר 8A הממוקם במרכז עם הלדים והזמזם מימין. שלושת המתגים ומחבר ה- Relimate ממוקמים בחלק העליון.

הפרויקט כולו מופעל על ידי שתי סוללות מטבע בלבד (בסדרה @6V 220mAh) עם זמן עבודה משוער של 20 ימים עד חודש (לא ברציפות). מכאן שהוא יעיל בחשמל בינוני ובעל דרישה שוטפת של 3 - 5 mA.

מתג הנעילה העצמית ממוקם בצד שמאל קיצוני והוא כפתור הפעלה/כיבוי. הכפתור באמצע הוא כפתור ההתקנה והכפתור מימין משמש לשינוי הערכים לדקה ולפעימות (לכל פס).

כאשר לוחצים על מתג ON/OFF, ה- lcd נדלק ומציג את ערך הפעימות לכל בר. הוא מחכה 3 שניות עד שהמשתמש ישנה את הערך שאחריו הוא לוקח את הערך שהתקבל כקלט שלו. ערך זה נע בין 1/4, 2/4, 3/4, 4/4.

לאחר מכן הוא מציג את הפעימות לדקה (bpm) ושוב ממתין 3 שניות עד שהמשתמש ישנה את הערך שאחריו הוא קובע את הערך המסוים. זמן המתנה זה של 3 שניות מכויל לאחר שהמשתמש משנה ערך. ערכי הדקה לדקה יכולים להשתנות בין 30 ל -240. לחיצה על כפתור ההתקנה במהלך הגדרת הדופק מאפס את ערכו ל -30 דקה, דבר שעוזר להפחית את כמות לחיצות הכפתורים. ערכי bpm הם כפולים של 5.

לאחר ביצוע ההתקנה, תאורה אחורית של LCD כבויה כדי לחסוך בסוללה. הבאזר מצפצף פעם אחת לכל פעימה והנוריות מהבהבות אחת בכל פעם לסירוגין לכל פעימה. כדי לשנות ערכים, לחצו על כפתור ההתקנה. לאחר שתעשה זאת, תאורה האחורית של lcd נדלקת ושורת הפעימה מופיעה בדיוק כפי שהוזכר קודם לכן עם אותו הליך לאחר מכן.

המיקרו -בקר Atmega8A מורכב מ -500 בתים של EEPROM, כלומר כל ערכים של פעימות ודקה לדקה, יישארו מאוחסנים גם לאחר כיבוי המטרונום. מכאן שההפעלה מחדש גורמת לו להתחדש עם אותם נתונים שהוזנו לפני כן.

מחבר ה- Relimate הוא למעשה כותרת SPI שניתן להשתמש בו לשתי מטרות. בעזרתו ניתן לתכנת מחדש את המיקרו -בקר Atmega8A לעדכון הקושחה שלו ולהוספת תכונות חדשות למטרונום. שנית, ניתן להשתמש גם באספק כוח חיצוני להפעלת המטרונום עבור משתמשי הארדקור. אך אסור שהספק כוח זה יעלה על 5.5 וולט והוא עוקף את מתג ההפעלה/כיבוי. מטעמי בטיחות, מתג זה חייב להיות כבוי כך שהאספקה החיצונית לא תקצר עם הסוללות המובנות.

שלב 4: תיאור

פרויקט זה נעשה באמצעות מיקרו -בקר Atmel Atmega8A המתוכנת באמצעות Arduino IDE באמצעות Arduino Uno/Mega/Nano המשמש כמתכנת ספקי אינטרנט.

מיקרו -בקר זה הוא גרסה פחות מוצגת של Atmel Atmega328p המשמשת רבות ב- Arduino Uno. ה- Atmega8A כולל זיכרון הניתן לתכנות של 8Kb עם זיכרון RAM של 1Kb. זהו מיקרו -בקר של 8 ביט הפועל באותה תדר של 328p כלומר 16Mhz.

בפרויקט זה, מכיוון שהצריכה הנוכחית היא היבט חשוב, תדירות השעון הופחתה ומשתמשים במתנד פנימי של 1 מגה -הרץ. זה מקטין מאוד את הדרישה הנוכחית לכ -3.5 mA @3.3V ו- 5mA @4.5V.

ל- Arduino IDE אין את האפשרות לתכנת את המיקרו -בקר הזה. מכאן שהותקנה חבילה (תוסף) של "Minicore" להפעלת ה- 8A עם המתנד הפנימי שלה באמצעות מטען אתחול של Optiboot. הבחין כי דרישת הכוח של הפרויקט גדלה עם עליית המתח. מכאן שלניצול חשמל אופטימלי, המיקרו -בקר אמור היה לפעול במהירות של 1 מגה -הרץ עם סוללת מטבע יחידה של 3V בלבד 3.5mA. אך נצפה כי ה- LCD אינו פועל כראוי במתח כה נמוך. מכאן שהוחלט על השימוש בסוללה של שתי סוללות מטבע כדי להעלות את המתח ל -6 וולט. אך פירוש הדבר שהצריכה הנוכחית גדלה ל -15mA וזה היה חיסרון עצום מכיוון שחיי הסוללה יהפכו לקויים מאוד. כמו כן הוא חרג ממגבלת המתח הבטוח של 5.5V של המיקרו -בקר 8A.

מכאן שנגד 330 אוהם התחבר בסדרה עם ספק הכוח של 6V כדי להיפטר מבעיה זו. הנגד בעצם גורם לירידת מתח על פני עצמו להורדת רמת המתח בתוך 5.5V להפעלה בטוחה של המיקרו. בנוסף, הערך של 330 נבחר בהתחשב בגורמים שונים:

• · המטרה הייתה להפעיל את 8A במתח נמוך ככל האפשר כדי לחסוך בחשמל.
• · נצפה כי ה- LCD הפסיק לפעול מתחת 3.2V למרות שהמיקרו -בקר עדיין תפקד
• · ערך זה של 330 מוודא שירידות המתח בקצוות מדויקות בדיוק לשימוש מלא במצברי המטבע.
• · כאשר תאי המטבע היו בשיאם, המתח היה סביב 6.3V, כאשר ה- 8A קיבל מתח יעיל של 4.6 - 4.7 V (@ 5mA). וכאשר הסוללות כמעט התייבשו, המתח היה סביב 4V כאשר ה- 8A וה- LCD קיבלו מספיק מתח כלומר 3.2V כדי לתפקד כראוי. (@3.5mA)
• · מתחת לרמת ה- 4v של הסוללות, הן היו חסרות תועלת למעשה בלי שנשאר מיץ כדי להפעיל דבר. ירידת המתח על הנגד משתנה כל הזמן מאז שהצריכה הנוכחית של המיקרו -בקר 8A וה- lcd מפחיתים עם הפחתת המתח שעוזר בעצם להגדיל את חיי הסוללה.

ה- 16*2 LCD תוכנת באמצעות הספרייה המובנית LiquidCrystal של Arduino IDE. הוא משתמש ב -6 סיכות נתונים של המיקרו -בקר 8A. בנוסף, הבהירות והניגודיות שלו נשלטו באמצעות שני סיכות נתונים. הדבר נעשה כדי לא להשתמש ברכיב נוסף כלומר פוטנציומטר. במקום זאת, הפונקציה PWM של סיכת הנתונים D9 שימשה כדי להתאים את הניגודיות של המסך. כמו כן, התאורה האחורית של lcd הייתה צריכה להיות כבויה כאשר אין צורך בכך, כך שזה לא היה אפשרי ללא שימוש בסיכת נתונים כדי להפעיל אותה. נגד 220 אוהם שימש להגבלת הזרם על פני נורית התאורה האחורית.

הבאזר וה נוריות היו מחוברות גם לסיכות הנתונים של ה- 8A (אחת לכל אחת). נגד של 5.6 קילו -אוהם שימש להגבלת הזרם על פני הנורית האדומה ואילו אוהם של 1 קילו -אוהם שימש עבור הירוק. ערכי הנגד נבחרו על ידי רכישת נקודה מתוקה בין בהירות לצריכה הנוכחית.

כפתור ON/OFF אינו מחובר לסיכת נתונים והוא פשוט מתג המחליף את הפרויקט. אחד המסופים שלו מתחבר לנגד 330 אוהם ואילו השני מתחבר לסיכות ה- Vcc של ה- LCD וה 8A. שני הלחצנים האחרים מחוברים לסיכות נתונים הנמשכות פנימה כדי לספק מתח באמצעות תוכנה. זה הכרחי להפעלת המתגים.

בנוסף סיכת הנתונים שאליה מתחבר כפתור ההתקנה היא סיכה להפרעת חומרה. שגרת השירות שלה (ISR) מופעלת ב- Arduino IDE. המשמעות של זה היא שבכל פעם שהמשתמש רוצה להפעיל את תפריט ההגדרות, ה- 8A מפסיק את פעולתו הנוכחית כמטרונום, ומפעיל את ה- ISR שבעצם מפעיל את תפריט ההתקנה. אחרת, המשתמש לא יוכל לגשת לתפריט ההתקנה.

האפשרות EEPROM שהוזכרה קודם מוודאת שהנתונים שהוזנו נשארים מאוחסנים גם לאחר כיבוי הלוח. וכותרת SPI כוללת 6 סיכות - Vcc, Gnd, MOSI, MISO, SCK, RST. זהו חלק מפרוטוקול SPI וכאמור, ניתן להשתמש בתכנת ISP לתכנת 8A שוב להוספת תכונות חדשות או כל דבר אחר. סיכת ה- Vcc מבודדת מהמסוף החיובי של הסוללה ומכאן שמטרונום מספק את האפשרות להשתמש באספקת חשמל חיצונית תוך התחשבות במגבלות שהוזכרו קודם לכן.

הפרויקט כולו נבנה ב- Veroboard על ידי הלחמת הרכיבים האישיים והחיבורים המתאימים על פי תרשים המעגלים.