EISE4 -projekti: Opi toteuttamaan äänimodulaatiolaite: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tässä ohjeessa käydään läpi kaikki eri vaiheet laitteen luomiseksi, joka lisää äänitehosteita (viive ja kaiku). Tämä laite koostuu enimmäkseen mikrofonista, DE0 Nano SoC -levystä, kaiuttimesta, näytöstä ja infrapuna -anturista. Vaikutus toteutuu riippuen etäisyydestä infrapuna -anturista. Näyttö on täällä tulostaaksesi FFT.

Käytimme De0 Nano SoC -korttia, ja siihen on kytketty kaksi piirilevyä. Nämä ovat analogisia piirejä, joihin hitsasimme kaikki tarvitsemamme komponentit.

Vaihe 1: Arkkitehtuuri

Tässä on arkkitehtuuri, jota mietimme ensin ennen projektin aloittamista. Saimme ensin mikrofonin, joka toteuttaa signaalin hankinnan, jota sitten vahvistetaan jännitevahvistimella. Se liitetään sitten DE0 Nano Soc -kortin ADC -nastaan, joka laskee FFT -arvon ja tulostaa sen näytölle. Kortin lähdöt kytketään sitten DAC -laitteeseen, ennen kuin ne vahvistetaan ja liitetään kaiuttimeen.

Projektin tässä vaiheessa emme ajatelleet infrapuna -anturin käyttöä, jonka otimme myöhemmin huomioon projektissa.

Vaihe 2: Materiaalit

Tämän projektin toteuttamiseksi käytimme seuraavia komponentteja:

- Mikrofoni

- Kaiutin

- DE0 Nano Soc -levy

-Analoginen digitaalimuunnin (integroitu DE0 Nano Soc -korttiin)

-Digitaalinen-analoginen muunnin (MCP4821)

- Äänen tehovahvistin (LM386N-1)

- Jännitevahvistin, jossa automaattinen vahvistuksen säätö

- Jännitteen säädin, joka tuottaa -5V (MAX764)

- Infrapuna -anturi (GP2Y0E02A)

- Aurinkoenergia, joka tuottaa 5V (virtalähde)

- Näyttö (joka tulostaa FFT)

Vaihe 3: Ensimmäinen piirilevy - ennen De0 Nano SoC: ta

Tämä ensimmäinen analoginen piiri sisältää mikrofonin (MC1), jännitteenvahvistimen, jossa on automaattinen vahvistuksen säätö (piirin osa, joka on kytketty operaatiovahvistimeen) ja jännitesäätimen, joka tuottaa -5V (MAX764).

Ensin mikrofoni ottaa äänen vastaan, sitten ääni vahvistetaan jännitevahvistimella; jännite on noin 16 mV - 1,2 V. Jännitesäädin on täällä vain operatiivisen vahvistimen syöttämiseksi.

Koko piirin lähtö liittyy DE0 Nano Soc -kortin ADC -nastaan.

Vaihe 4: Toinen piirilevy - De0 Nano SoC -levyn jälkeen

Tämän toisen analogisen piirin tulot on kytketty DE0 Nano Soc -kortin eri nastoihin, jotka ovat CS-, SCK- ja SDI -nastat. Nämä tulot kytketään sitten DAC: iin (MCP4821), joka liitetään sitten äänitehovahvistimeen (LM386N-1). Meillä on vihdoin kaiutin.

Tämä koko piiri saa 5 V: n virran DE0 Nano Soc -kortilta, ja sen maadoitus on kytketty DE0 Nano Socin ja ensimmäisen PCB: n maahan.

Vaihe 5: PCB: n ja De0 Nano SoC: n välinen tiedonsiirto

Mikrofonista tuleva signaali on kytketty kortin ADC: hen. ADC on kytketty HPS: ään ja meillä on NIOS II, jota käytetään näytön ohjaamiseen. Yhteyden muodostamiseen HPS ja NIOS II käyttävät jaettua muistia. Meillä on HPS: ssä käynnissä C -koodi, joka vastaanottaa arvot ADC: ltä ja tekee joitain vaikutuksia ääneen. Tulos lähetetään sitten seuraavalle piirilevylle SPI -johdon kautta, joka on kytketty kortin GPIO -laitteeseen. Meillä on myös C -koodi käynnissä NIOS II: ssa samanaikaisesti. Tämä ohjelma on tarkoitettu näytön ohjaamiseen ja FFT -spektrin näyttämiseen.

Vaihe 6: Kuinka tehdä äänitehosteita infrapuna -anturilla?

Tässä projektissa käytämme vain yhtä äänitehosta, joka on äänen viive. Tämän tehosteen aktivoimiseksi päätimme käyttää infrapuna -anturia. Kortin integroituun ADC: hen liitetyn anturin arvo on välillä 60 - 3300. Meillä on arvo lähellä 3300, kun olemme lähellä anturia, ja arvo on lähellä 60, kun olemme kaukana siitä. Päätimme aktivoida viiveen vain, jos arvo on yli 1800, muuten ääni lähetetään suoraan SPI: hen.