Muzički sintetizator zasnovan na DE0-Nano-SoC: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Muzički sintetizator

Ovaj muzički sintisajzer je prilično jednostavan: samo morate duvati, pjevati ili čak puštati muziku ispred mikrofona, a zvuk će biti moduliran i poslan kroz zvučnik. Njegov spektar će se pojaviti i na LCD ekranu. Glazbeni sintetizator postoji u dvije verzije: možete izabrati da ga implementirate na PCB -u, ili ako ne možete, poslužit će jednostavna Breadboard.

Korak 1: Potreban materijal i preporuke

Za implementaciju ovog sistema trebat će vam sljedeće:

• ploča DE0-Nano-SoC
• LT24 LCD ekran kompanije Terasic
• elektronski mikrofon
• osnovni dvožilni zvučnik (uzemljenje i napajanje)
• Ethernet žica
• PCB ili matična ploča
• lemilicu i graver za PCB, ako odlučite implementirati sintisajzer na PCB
• baterija i njen USB priključak (opcionalno)
• jedinica za pojačavanje snage LM386
• digitalno/analogni pretvarač MCP4821
• pretvarač napona s komutiranim kondenzatorom LT1054
• LM317 podesivi reulator
• 7 OPL-ova TL081 (DIP-8)
• a TL082 OPA (DIP-8)
• tranzistor 2N5432
• 1N4148 dioda
• 17 10 µF polarizovanih kondenzatora
• kondenzator od 1 μF
• 5 100nF kondenzatora
• kondenzator od 680 nF
• kondenzator od 100 µF
• kondenzator od 2.2 µF
• polarizirani kondenzator od 1000+µF (na primjer 4400)
• polarizirani kondenzator od 220 µF
• kondenzator od 0,05 µF
• 4 otpornika od 100 ohma
• 1 2.2kOhms otpornik
• 1 otpornik od 10 kOhms
• 1 470 Ohm otpornik
• 1 otpornik od 1,8 kOhms
• 1 1MOhm otpornik
• 1 150 Ohm otpornik
• 4 otpornik od 1500 Ohma

Imajte na umu da će vam možda trebati više komponenti nego što se očekivalo.

Također preporučujemo posjedovanje osnovnih znanja o elektronici i dizajnu SoC -a prije početka ovog projekta

Korak 2: Odbor za akviziciju

Sada kada imate sve što vam je potrebno, počnimo s izradom ploče za akviziciju. Mikrofon prikuplja zvukove u blizini, a zatim se signal filtrira niskopropusnim filterom kako bi se uzorkovao (i tako poštivala Shannonova teorema) prije nego što se pojača i konačno zabilježi DE0.

Ako ste upoznati sa Altium Design softverom i imate pristup graviraču PCB -a, samo morate reproducirati shemu prikazanu na gornjoj slici i postaviti komponente kao što smo to učinili na drugoj slici. U suprotnom, možete jednostavno ponovno stvoriti ovaj krug na ploči.

U oba slučaja vrijednosti otpornika, očito dane u Ohmima, i vrijednosti kondenzatora, date u Faradsu, su sljedeće:

• R4: 2,2 k
• R5: 10k
• R6 i R7: 100
• R3: 470
• R1 i R2: 18 (ovi otpornici se koriste za podešavanje izlaznog napona koji bi trebao biti 2V tako da se ove vrijednosti mogu malo razlikovati za vas)
• R8: 1,8 k
• R9: 1M
• R10: 150
• R11, R12, R14 i R15: 1,5 k
• Dec1: 2.2µ
• Dec2: 100µ
• Dec3: 100n
• Dec4: 1µ
• Dec5, Dec6, Dec7, Dec8, Dec9, Dec10, Dec11, Dec12, Dec13, Dec14: 1µ
• Decembar 15: +1000µ (4400 na primjer)
• C1: 10µ
• C2: 1µ
• C3 i C4: 100n
• C5: 1µ

Završili smo s akvizicijskom pločom!

Korak 3: Izlazna ploča za audio

Snimanje zvukova je sjajno, ali mogućnost reprodukcije je još bolje! Dakle, trebat će vam audio izlazna ploča koja se jednostavno sastoji od digitalno/analognog pretvarača, zaglađujućeg filtera, pojačala snage i zvučnika.

Naravno, i dalje možete reproducirati krug na PCB -u (i postaviti komponente kao što je prikazano na drugoj slici) ili na matičnoj ploči. U oba slučaja evo vrijednosti i za kondenzatore i za otpornike:

• R1 i R2: 100
• R3 i R4: žice
• R5: 10
• C1: 1µ
• C2, C3, C5, C6, C7, C9: 100µ (polarizovano)
• C4 i C8: 100n
• C10: 0,05µ
• C11: 250µ

Završili smo sa audio izlazom, pa pređimo na softver!

Korak 4: Quartus projekat

Da pojednostavimo stvari, odlučili smo krenuti od projekta "my first-hps-fpga" koji se nalazi na CD-ROM-u uključenom u DE0-Nano-SoC. Sve što trebate učiniti je otvoriti ovaj projekt i pokrenuti "Platform Designer" ili "Qsys" sa alatne trake i reproducirati gornji projekt. Zatim generirajte dizajn i kompajlirajte s Qsys -om (za više detalja pogledajte demonstracije).

Korak 5: Uživajte

Sada kada su HDL datoteke generirane, samo trebate pokrenuti Quartus projekt. U tu svrhu priključite USB kabel u USB konektor (JTAG) DE0-Nano-Soc. Zatim odaberite Alati> Programiranje na Quartusu. Pritisnite Auto Detect, a zatim odaberite drugu opciju. Nakon toga kliknite FPGA uređaj (drugi), zatim "Promijeni datoteku" i odaberite.sof datoteku koja je prethodno generirana. Na kraju kliknite kontrolnu ploču "Program/Configure" i kliknite gumb "Start" za pokretanje datoteke.

Na kraju, postavite sljedeći C kod u memoriju DE0. U tu svrhu instalirajte Putty na računalo (Linux), povežite ploču s njim putem Ethernet veze i priključivanjem USB kabela u USB konektor (UART) DE0. Pokrenite i konfigurirajte Putty sa brzinom prijenosa od 115200, bez pariteta, jednim zaustavljanjem bita i bez postavki kontrole protoka. Nakon toga, prisilite fiksnu IPv4 adresu na vaš Ethernet port računara, unesite "root" u ljusku Putty, zatim "ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX" i "lozinku" nakon čega slijedi lozinka. Otvorite ljusku na svom računaru, idite u spremište projekata i unesite "scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~/". Na kraju, na ljusci Putty unesite "./myfirsthpsfpga". Uživajte!