โครงการ EISE4: เรียนรู้วิธีรับรู้อุปกรณ์การปรับเสียง: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

ในคำแนะนำนี้ คุณจะดำเนินการตามขั้นตอนต่างๆ ทั้งหมดเพื่อให้ทราบถึงอุปกรณ์ที่เพิ่มเอฟเฟกต์เสียง (การหน่วงเวลาและเสียงก้อง) อุปกรณ์นี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไมโครโฟน บอร์ด DE0 Nano SoC ลำโพง หน้าจอ และเซ็นเซอร์อินฟราเรด ขึ้นอยู่กับระยะทางที่คุณยืนจากเซ็นเซอร์อินฟราเรด เอฟเฟกต์จะเกิดขึ้น หน้าจออยู่ที่นี่เพื่อพิมพ์ FFT

เราใช้บอร์ด De0 Nano SoC และ PCB สองตัวเชื่อมต่ออยู่ เหล่านี้เป็นวงจรแอนะล็อกที่เราเชื่อมแต่ละส่วนประกอบที่เราต้องการ

ขั้นตอนที่ 1: สถาปัตยกรรม

นี่คือสถาปัตยกรรมที่เรานึกถึงก่อนเริ่มโครงการ อันดับแรก เรามีไมโครโฟนที่สามารถรับสัญญาณได้ จากนั้นจึงขยายสัญญาณด้วยเครื่องขยายแรงดันไฟฟ้า จากนั้นเชื่อมต่อกับพิน ADC ของบอร์ด DE0 Nano Soc ซึ่งคำนวณ FFT และพิมพ์บนหน้าจอ เอาต์พุตของบอร์ดจะเชื่อมต่อกับ DAC ก่อนที่จะขยายและเชื่อมต่อกับลำโพง

ณ จุดนี้ของโปรเจ็ต เราไม่ได้คิดเกี่ยวกับการใช้เซ็นเซอร์อินฟราเรด ซึ่งเราหลอมรวมภายในโปรเจ็กต์ในภายหลัง

ขั้นตอนที่ 2: วัสดุ

เพื่อให้โครงการนี้เป็นจริง เราใช้ส่วนประกอบต่อไปนี้:

- ไมโครโฟน

- ลำโพง

- บอร์ด DE0 Nano Soc

- ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล (รวมอยู่ในบอร์ด DE0 Nano Soc)

- ตัวแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อก (MCP4821)

- เครื่องขยายเสียงพลังเสียง (LM386N-1)

- แอมพลิฟายเออร์แรงดันไฟฟ้าพร้อมการควบคุมอัตราขยายอัตโนมัติ

- ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่สร้าง -5V (MAX764)

- เซ็นเซอร์อินฟราเรด (GP2Y0E02A)

- พลังงานแสงอาทิตย์ที่สร้าง 5V (แหล่งจ่ายไฟ)

- หน้าจอ (ที่พิมพ์ FFT)

ขั้นตอนที่ 3: PCB แรก - ก่อน De0 Nano SoC

วงจรแอนะล็อกแรกนี้ประกอบด้วยไมโครโฟน (MC1), แอมพลิฟายเออร์แรงดันไฟพร้อมระบบควบคุมเกนอัตโนมัติ (ส่วนของวงจรที่เชื่อมต่อกับแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน) และตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่สร้าง -5V (MAX764)

ขั้นแรกให้ไมโครโฟนจับเสียง จากนั้นเสียงจะถูกขยายด้วยเครื่องขยายแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนจาก 16mV ถึง 1.2V โดยประมาณ ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ามีไว้เพื่อจัดหาแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานเท่านั้น

เอาต์พุตของวงจรทั้งหมดสัมพันธ์กับพิน ADC ของบอร์ด DE0 Nano Soc

ขั้นตอนที่ 4: PCB ที่สอง - หลังจาก De0 Nano SoC Board

อินพุตของวงจรแอนะล็อกที่สองนี้เชื่อมต่อกับพินต่างๆ ของบอร์ด DE0 Nano Soc ซึ่งเป็นพิน CS, SCK และ SDI อินพุตเหล่านี้เชื่อมต่อกับ DAC (MCP4821) ซึ่งเชื่อมต่อกับเครื่องขยายเสียงพลังเสียง (LM386N-1) ในที่สุดเราก็มีลำโพง

วงจรทั้งหมดนี้จ่ายไฟ 5V มาจากบอร์ด DE0 Nano Soc และกราวด์เชื่อมต่อกับ DE0 Nano Soc และกราวด์ของ PCB ตัวแรก

ขั้นตอนที่ 5: การสื่อสารระหว่าง PCB และ De0 Nano SoC

สัญญาณที่มาจากไมโครโฟนเชื่อมต่อกับ ADC ของการ์ด ADC เชื่อมต่อกับ HPS และเรามี NIOS II ที่ใช้ควบคุมหน้าจอ ในการสื่อสาร HPS และ NIOS II กำลังใช้หน่วยความจำที่ใช้ร่วมกัน เรามีโค้ด C ที่ทำงานอยู่ใน HPS ซึ่งรับค่าจาก ADC และมีผลกับเสียงบางอย่าง ผลลัพธ์จะถูกส่งไปยัง PCB ถัดไปผ่านสาย SPI ที่เชื่อมต่อกับ GPIO ของการ์ด เรายังมีรหัส C ที่ทำงานใน NIOS II ในเวลาเดียวกัน โปรแกรมนี้มีไว้สำหรับควบคุมหน้าจอและแสดงสเปกตรัม FFT

ขั้นตอนที่ 6: สร้างเอฟเฟกต์เสียงด้วยเซ็นเซอร์อินฟราเรดอย่างไร ?

ในโครงการนี้ เราใช้เอฟเฟกต์เสียงเดียวเท่านั้น นั่นคือ ดีเลย์ของเสียง เพื่อเปิดใช้งานเอฟเฟกต์นี้ เราตัดสินใจใช้เซ็นเซอร์อินฟราเรด เซ็นเซอร์ที่เชื่อมต่อกับ ADC ในตัวของการ์ดมีค่าระหว่าง 60 ถึง 3300 เรามีค่าใกล้ 3300 เมื่อเราอยู่ใกล้เซ็นเซอร์ และเรามีค่าใกล้ 60 เมื่อเราอยู่ไกลจากเซ็นเซอร์ เราเลือกที่จะเปิดใช้งานการหน่วงเวลาเฉพาะเมื่อค่ามากกว่า 1800 มิฉะนั้นเสียงจะถูกส่งไปยัง SPI โดยตรง