פרויקט EISE4: למד כיצד לממש מכשיר לאפנון קול: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

במדריך זה תעבור את כל השלבים השונים למימוש מכשיר המוסיף אפקטים קוליים (עיכוב והד). מכשיר זה מורכב ברובו ממיקרופון, לוח DE0 Nano SoC, רמקול, מסך וחיישן אינפרא אדום. בהתאם למרחק שאתה עומד מהחיישן האינפרא אדום, אפקט יתממש. המסך כאן כדי להדפיס את ה- FFT.

השתמשנו בלוח De0 Nano SoC ושני PCB מחוברים אליו. אלה הם מעגלים אנלוגיים שעליהם ריתקנו כל רכיב שאנו צריכים.

שלב 1: אדריכלות

להלן הארכיטקטורה עליה חשבנו לראשונה לפני שהתחלנו בפרויקט. קיבלנו תחילה את המיקרופון שמממש את רכישת האותות, אשר מועצם לאחר מכן עם מגבר המתח. לאחר מכן הוא מחובר לסיכת ה- ADC של לוח DE0 Nano Soc, שמחשב את ה- FFT ומדפיס אותו על מסך. יציאות הלוח מחוברות לאחר מכן ל- DAC, לפני שהן מועצמות ומחוברות לרמקול.

בשלב זה של הפרויקט לא חשבנו על השימוש בחיישן אינפרא אדום, שהטמנו בתוך הפרויקט מאוחר יותר.

שלב 2: חומרים

למימוש פרויקט זה השתמשנו במרכיבים הבאים:

- מיקרופון

- רמקול

- לוח DE0 Nano Soc

ממיר אנלוגי לדיגיטלי (משולב בלוח DE0 Nano Soc)

-ממיר דיגיטלי לאנלוגי (MCP4821)

- מגבר כוח שמע (LM386N-1)

- מגבר מתח עם בקרת רווח אוטומטית

ווסת מתח המייצר -5V (MAX764)

- חיישן אינפרא אדום (GP2Y0E02A)

- כוח סולארי המייצר 5V (אספקת חשמל)

- מסך (שמדפיס את ה- FFT)

שלב 3: PCB הראשון - לפני De0 Nano SoC

מעגל אנלוגי ראשון זה מכיל את המיקרופון (MC1), מגבר המתח עם בקרת הגברה אוטומטית (החלק של המעגל המחובר למגבר התפעולי) ואת ווסת המתח שיוצר -5V (MAX764).

תחילה המיקרופון תופס את הצליל, ואז הצליל מועצם בעזרת מגבר המתח; המתח עובר מ 16mV ל 1.2V בערך. ווסת המתח נמצא כאן רק כדי לספק את המגבר התפעולי.

פלט המעגל כולו קשור לסיכת ה- ADC של לוח DE0 Nano Soc.

שלב 4: לוח PCB שני - לאחר לוח De0 Nano SoC

כניסות המעגל האנלוגי השני מחוברות לסיכות שונות של לוח DE0 Nano Soc, שהן סיכות CS, SCK ו- SDI. לאחר מכן מחברים כניסות אלה ל- DAC (MCP4821), המחובר לאחר מכן למגבר הספק השמע (LM386N-1). סוף סוף יש לנו את הרמקול.

כל המעגל הזה מסופק עם 5V שמגיע מלוח DE0 Nano Soc, והקרקע שלו מחוברת ל- DE0 Nano Soc ולקרקע PCB הראשונה.

שלב 5: תקשורת בין PCB ל- De0 Nano SoC

האות שמגיע מהמיקרופון מחובר ל- ADC של הכרטיס. ה- ADC מחובר ל- HPS ויש לנו NIOS II המשמש לשליטה במסך. כדי לתקשר, ה- HPS ו- NIOS II משתמשים בזיכרון משותף. יש לנו קוד C הפועל ב- HPS המקבל ערכים מה- ADC ועושה כמה השפעות על הצליל. התוצאה נשלחת למחשב הלוח הבא באמצעות חוט SPI המחובר ל- GPIO של הכרטיס. יש לנו גם קוד C הפועל במקביל ב- NIOS II. תוכנית זו נמצאת שם כדי לשלוט במסך ולהציג ספקטרום FFT.

שלב 6: כיצד מייצרים אפקטים קוליים באמצעות חיישן אינפרא אדום?

בפרויקט זה אנו משתמשים רק באפקט קול אחד, שהוא עיכוב צליל. כדי להפעיל אפקט זה, החלטנו להשתמש בחיישן האינפרא אדום. לחיישן המחובר ל- ADC המשולב של הכרטיס יש ערך בין 60 ל 3300. יש לנו ערך ליד 3300 כשאנחנו ליד החיישן ויש לנו ערך ליד 60 כאשר אנו רחוקים ממנו. בחרנו להפעיל את העיכוב רק אם הערך הוא מעל 1800, אחרת הצליל נשלח ישירות ל- SPI.