Projekt EISE4: Dowiedz się, jak zrealizować urządzenie do modulacji głosu: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

W tej instrukcji przejdziesz przez wszystkie różne kroki, aby stworzyć urządzenie, które dodaje efekty dźwiękowe (opóźnienie i echo). To urządzenie składa się głównie z mikrofonu, płytki DE0 Nano SoC, głośnika, ekranu i czujnika podczerwieni. W zależności od odległości, w jakiej stoisz od czujnika podczerwieni, efekt zostanie zrealizowany. Ekran jest tutaj, aby wydrukować FFT.

Użyliśmy płytki De0 Nano SoC, do której podłączone są dwie płytki. Są to układy analogowe, na których spawaliśmy każdy potrzebny nam komponent.

Krok 1: Architektura

Oto architektura, o której po raz pierwszy pomyśleliśmy przed rozpoczęciem projektu. Najpierw dostaliśmy mikrofon, który realizuje akwizycję sygnału, który jest następnie wzmacniany przez wzmacniacz napięcia. Następnie jest podłączony do pinu ADC płytki DE0 Nano Soc, która oblicza FFT i drukuje ją na ekranie. Wyjścia płyty są następnie podłączane do przetwornika cyfrowo-analogowego, zanim zostaną wzmocnione i podłączone do głośnika.

W tym momencie projektu nie myśleliśmy o zastosowaniu czujnika podczerwieni, który przyswoiliśmy później w ramach projektu.

Krok 2: Materiały

Do realizacji tego projektu wykorzystaliśmy następujące komponenty:

- Mikrofon

- Głośnik

- Płytka DE0 Nano Soc

- Przetwornik analogowo-cyfrowy (zintegrowany z płytką DE0 Nano Soc)

- Przetwornik cyfrowo-analogowy (MCP4821)

- Wzmacniacz mocy dźwięku (LM386N-1)

- Wzmacniacz napięcia z automatyczną regulacją wzmocnienia

- Regulator napięcia generujący -5V (MAX764)

- Czujnik podczerwieni (GP2Y0E02A)

- Energia słoneczna generująca 5V (zasilanie)

- Ekran (który drukuje FFT)

Krok 3: Pierwsza płytka drukowana – przed De0 Nano SoC

Ten pierwszy obwód analogowy zawiera mikrofon (MC1), wzmacniacz napięcia z automatyczną regulacją wzmocnienia (część obwodu podłączona do wzmacniacza operacyjnego) oraz regulator napięcia, który generuje -5V (MAX764).

Najpierw mikrofon wychwytuje dźwięk, następnie dźwięk jest wzmacniany przez Wzmacniacz Napięciowy; napięcie przechodzi z 16mV do około 1,2V. Regulator napięcia służy tylko do zasilania wzmacniacza operacyjnego.

Wyjście całego układu jest powiązane z pinem ADC płytki DE0 Nano Soc.

Krok 4: Druga płytka drukowana - po płytce De0 Nano SoC

Wejścia tego drugiego obwodu analogowego są połączone z różnymi pinami płyty DE0 Nano Soc, którymi są piny CS, SCK i SDI. Wejścia te są następnie podłączane do przetwornika cyfrowo-analogowego (MCP4821), który jest następnie podłączany do wzmacniacza mocy dźwięku (LM386N-1). W końcu mamy głośnik.

Cały układ zasilany jest napięciem 5V pochodzącym z płytki DE0 Nano Soc, a jego masa jest połączona z DE0 Nano Soc i masą pierwszej płytki.

Krok 5: Komunikacja między płytką drukowaną a De0 Nano SoC

Sygnał pochodzący z mikrofonu jest podłączony do ADC karty. ADC jest podłączony do HPS i mamy NIOS II, który służy do sterowania ekranem. Do komunikacji HPS i NIOS II używają pamięci współdzielonej. W HPS działa kod C, który odbiera wartości z przetwornika ADC i wpływa na dźwięk. Wynik jest następnie przesyłany do następnej płytki drukowanej za pomocą przewodu SPI, który jest podłączony do GPIO karty. W tym samym czasie w NIOS II działa też kod C. Ten program służy do sterowania ekranem i wyświetlania widma FFT.

Krok 6: Jak tworzyć efekty dźwiękowe za pomocą czujnika podczerwieni?

W tym projekcie używamy tylko jednego efektu dźwiękowego, jakim jest opóźnienie dźwięku. Aby aktywować ten efekt, postanowiliśmy wykorzystać czujnik podczerwieni. Czujnik podłączony do zintegrowanego ADC karty ma wartość pomiędzy 60 a 3300. Mamy wartość bliską 3300, gdy jesteśmy blisko czujnika i wartość bliską 60, gdy jesteśmy daleko od niego. Zdecydowaliśmy się aktywować opóźnienie tylko wtedy, gdy wartość przekracza 1800, w przeciwnym razie dźwięk jest wysyłany bezpośrednio do SPI.