Proyek EISE4: Pelajari Cara Mewujudkan Perangkat Modulasi Suara: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Dalam instruksi ini, Anda akan melalui semua langkah berbeda untuk mewujudkan perangkat yang menambahkan efek suara (penundaan dan gema). Perangkat ini sebagian besar terdiri dari mikrofon, papan DE0 Nano SoC, pengeras suara, layar, dan sensor inframerah. Tergantung pada jarak Anda berdiri dari sensor inframerah, efeknya akan terwujud. Layar di sini untuk mencetak FFT.

Kami menggunakan papan De0 Nano SoC, dan dua PCB terhubung ke sana. Ini adalah sirkuit analog tempat kami mengelas setiap komponen yang kami butuhkan.

Langkah 1: Arsitektur

Inilah arsitektur yang pertama kali kami pikirkan sebelum memulai proyek. Kami pertama kali mendapatkan mikrofon yang menyadari akuisisi sinyal, yang kemudian diperkuat dengan Penguat Tegangan. Kemudian dihubungkan ke pin ADC dari papan DE0 Nano Soc, yang menghitung FFT dan mencetaknya di layar. Output dari board kemudian dihubungkan ke DAC, sebelum diperkuat dan dihubungkan ke loudspeaker.

Pada titik proyek ini, kami tidak memikirkan penggunaan sensor inframerah, yang kemudian kami asimilasi dalam proyek.

Langkah 2: Bahan

Untuk mewujudkan proyek ini, kami menggunakan komponen berikut:

- Mikrofon

- Pengeras suara

- Papan DE0 Nano Soc

- Konverter Analog-ke-Digital (terintegrasi ke papan DE0 Nano Soc)

- Konverter Digital-ke-Analog (MCP4821)

- Penguat Daya Audio (LM386N-1)

- Penguat Tegangan dengan kontrol penguatan otomatis

- Pengatur tegangan yang menghasilkan -5V (MAX764)

- Sensor inframerah (GP2Y0E02A)

- Tenaga surya yang menghasilkan 5V (power supply)

- Layar (yang mencetak FFT)

Langkah 3: PCB Pertama - Sebelum De0 Nano SoC

Rangkaian analog pertama ini berisi microphone (MC1), Voltage Amplifier dengan automatic gain control (bagian dari rangkaian yang terhubung ke operational amplifier) dan Voltage regulator yang menghasilkan -5V (MAX764).

Pertama mikrofon menangkap suara, kemudian suara diperkuat dengan Penguat Tegangan; tegangan pergi dari 16mV ke 1.2V kira-kira. Regulator Tegangan hanya di sini untuk memasok penguat operasional.

Output dari seluruh rangkaian terkait dengan pin ADC dari papan DE0 Nano Soc.

Langkah 4: PCB Kedua - Setelah Papan SoC Nano De0

Input rangkaian analog kedua ini terhubung ke pin yang berbeda dari papan DE0 Nano Soc, yaitu pin CS, SCK dan SDI. Input ini kemudian dihubungkan ke DAC (MCP4821), yang kemudian dihubungkan ke Audio Power Amplifier (LM386N-1). Kami akhirnya memiliki pengeras suara.

Seluruh rangkaian ini disuplai dengan 5V yang berasal dari papan DE0 Nano Soc, dan ground-nya terhubung ke DE0 Nano Soc dan ke ground PCB pertama.

Langkah 5: Komunikasi Antara PCB dan De0 Nano SoC

Sinyal yang berasal dari mikrofon terhubung ke ADC kartu. ADC terhubung ke HPS dan kami memiliki NIOS II yang digunakan untuk mengontrol layar. Untuk berkomunikasi, HPS dan NIOS II menggunakan memori bersama. Kami memiliki kode C yang berjalan di HPS yang menerima nilai dari ADC dan melakukan beberapa efek pada suara. Hasilnya kemudian dikirim ke PCB berikutnya melalui kabel SPI yang terhubung pada GPIO kartu. Kami juga memiliki kode C yang berjalan di NIOS II secara bersamaan. Program ini ada untuk mengontrol layar dan menampilkan spektrum FFT.

Langkah 6: Bagaimana Membuat Efek Suara Dengan Sensor Inframerah?

Dalam proyek ini, kami hanya menggunakan satu efek suara, yaitu penundaan suara. Untuk mengaktifkan efek ini, kami memutuskan untuk menggunakan sensor inframerah. Sensor yang terhubung ke ADC terintegrasi kartu memiliki nilai antara 60 dan 3300. Kami memiliki nilai mendekati 3300 ketika kami berada di dekat sensor dan kami memiliki nilai di dekat 60 ketika kami jauh darinya. Kami memilih untuk mengaktifkan penundaan hanya jika nilainya di atas 1800, jika tidak, suara langsung dikirim ke SPI.