Sintetizator muzical bazat pe DE0-Nano-SoC: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Sintetizator muzical

Acest sintetizator de muzică este destul de simplu: trebuie doar să suflați, să cântați sau chiar să redați muzică în fața microfonului, iar sunetul va fi modulat și trimis prin difuzor. Specctrum-ul său va apărea, de asemenea, pe afișajul LCD. Sintetizatorul muzical există în două versiuni: puteți alege să îl implementați pe un PCB sau, dacă nu puteți, va face o simplă Breadboard.

Pasul 1: Material necesar și recomandări

Pentru a implementa acest sistem, veți avea nevoie de următoarele:

• o placă DE0-Nano-SoC
• un ecran LCD LT24 de la Terasic
• un microfon electret
• un difuzor de bază cu două fire (împământare și alimentare)
• un fir Ethernet
• un PCB sau o placă de măsurare
• un fier de lipit și un gravator PCB, dacă decideți să implementați sintetizatorul pe un PCB
• o baterie și conectorul USB (opțional)
• un amplificator de putere LM386
• un convertor digital / analog MCP4821
• un convertor de tensiune cu condensator comutat LT1054
• un reulator reglabil LM317
• 7 OPA TL081 (DIP-8)
• un TL082 OPA (DIP-8)
• un tranzistor 2N5432
• o diodă 1N4148
• 17 condensatori polarizați 10 µF
• un condensator de 1µF
• 5 condensatori 100nF
• un condensator 680nF
• un condensator de 100 µF
• un condensator de 2,2 µF
• un condensator polarizat de 1000 + µF (de exemplu, 4400)
• un condensator polarizat de 220 µF
• un condensator de 0,05 µF
• 4 rezistențe de 100 ohmi
• 1 rezistor 2.2kOhms
• 1 rezistor de 10kOhms
• 1 470 Ohm rezistor
• 1 1.8kOhms resitor
• 1 rezistor 1MOhm
• 1 rezistor de 150 Ohm
• 4 rezistență de 1500 Ohm

Rețineți că este posibil să aveți nevoie de mai multe componente decât se aștepta.

De asemenea, vă recomandăm să dețineți cunoștințe de bază în electronică și design SoC înainte de a începe acest proiect

Pasul 2: Consiliul de achiziție

Acum, că aveți tot ce aveți nevoie, să începem prin a crea tabloul de achiziție. Microfonul colectează sunete din apropiere, apoi semnalul este filtrat de un filtru low-pass pentru a-l testa (și, astfel, respecta teorema Shannon) înainte de a fi amplificat și în cele din urmă înregistrat de DE0.

Dacă sunteți familiarizați cu Altium Design Software și aveți acces la un gravator PCB, trebuie doar să reproduceți schema prezentată în imaginea de mai sus și să plasați componentele așa cum am făcut în a doua imagine. În caz contrar, puteți recrea pur și simplu acest circuit pe o placă de calcul.

În ambele cazuri, valorile rezistențelor, date în mod evident în ohmi, și valorile condensatoarelor, date în Farads, sunt după cum urmează:

• R4: 2.2k
• R5: 10k
• R6 și R7: 100
• R3: 470
• R1 și R2: 18 (aceste rezistențe sunt utilizate pentru a regla tensiunea de ieșire care ar trebui să fie de 2V, astfel încât aceste valori pot fi ușor diferite pentru dvs.)
• R8: 1,8k
• R9: 1M
• R10: 150
• R11, R12, R14 și R15: 1,5k
• Dec1: 2,2µ
• Dec2: 100µ
• 3 decembrie: 100n
• Dec4: 1µ
• Dec5, Dec6, Dec7, Dec8, Dec9, Dec10, Dec11, Dec12, Dec13, Dec14: 1µ
• Dec15: + 1000µ (4400 de exemplu)
• C1: 10 u
• C2: 1 u
• C3 și C4: 100n
• C5: 1 u

Am terminat cu placa de achiziție!

Pasul 3: Placă de ieșire audio

A fi capabil să înregistreze sunete este minunat, dar să le puteți reproduce este și mai bine! Astfel, veți avea nevoie de o placă de ieșire audio, constând pur și simplu dintr-un convertor digital / analog, un filtru de netezire, un amplificator de putere și un difuzor.

Desigur, puteți reproduce în continuare circuitul pe un PCB (și așezați componentele așa cum se arată în a doua imagine) sau pe o placă de calcul. În ambele cazuri, iată valorile atât pentru condensatori, cât și pentru rezistențe:

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

Am terminat cu ieșirea audio, deci să trecem la software!

Pasul 4: Proiectul Quartus

Pentru a simplifica lucrurile, am decis să pornim de la proiectul „my first-hps-fpga” furnizat în CD-ROM-ul inclus cu DE0-Nano-SoC. Tot ce trebuie să faceți este să deschideți acest proiect și să lansați „Platform Designer” sau „Qsys” din bara de instrumente și să reproduceți proiectul de mai sus. Apoi, generați designul și compilați cu Qsys (consultați demonstrațiile pentru mai multe detalii).

Pasul 5: Bucurați-vă

Acum că sunt generate fișierele HDL, trebuie doar să lansați proiectul Quartus. În acest scop, conectați cablul USB la conectorul USB (JTAG) al DE0-Nano-Soc. Apoi, selectați Instrumente> Programare pe Quartus. Faceți clic pe Detectare automată, apoi selectați a doua opțiune. Apoi, faceți clic pe dispozitivul FPGA (al doilea), apoi pe „Schimbare fișier” și selectați fișierul.sof generat anterior. În cele din urmă, faceți clic pe panoul de verificare „Programare / Configurare” și faceți clic pe butonul „Start” pentru a lansa fișierul.

În cele din urmă, încărcați următorul cod C în memoria DE0. În acest scop, instalați Putty pe un PC (Linux), conectați placa la aceasta printr-o conexiune Ethernet și conectând cablul USB la conectorul USB (UART) al DE0. Lansați și configurați Putty cu o rată de transmisie de 115200, fără paritate, oprire pe un bit și fără setări de control al debitului. Apoi, forțați o adresă IPv4 fixă pe portul Ethernet al computerului, introduceți „rădăcină” pe shell Putty, apoi „ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX” și „parolă” urmată de o parolă. Deschideți un shell pe computer, accesați depozitul de proiecte și introduceți „scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~ /”. În cele din urmă, pe coaja Putty, introduceți „./myfirsthpsfpga”. Bucurați-vă!