Projecte EISE4: Apreneu a realitzar un dispositiu de modulació de veu: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

En aquest instructiu, passareu pels diferents passos per aconseguir un dispositiu que afegeix efectes de so (un retard i un eco). Aquest dispositiu consisteix principalment en un micròfon, una placa DE0 Nano SoC, un altaveu, una pantalla i un sensor d’infrarojos. Depenent de la distància que es mantingui del sensor d'infrarojos, es produirà un efecte. La pantalla és aquí per imprimir el FFT.

Hem utilitzat una placa De0 Nano SoC i hi estan connectats dos PCB. Es tracta d’un circuit analògic en el qual hem soldat cada component que necessitem.

Pas 1: Arquitectura

Aquí teniu l’arquitectura que vam pensar abans d’iniciar el projecte. Primer vam aconseguir el micròfon que realitza l’adquisició del senyal, que després s’amplifica amb l’amplificador de tensió. Després es connecta al pin ADC de la placa DE0 Nano Soc, que calcula el FFT i l’imprimeix en una pantalla. Les sortides de la placa es connecten a un DAC abans de ser amplificades i connectades a l'altaveu.

En aquest moment del projecte no vam pensar en l’ús d’un sensor d’infrarojos, que vam assimilar més endavant dins del projecte.

Pas 2: materials

Per realitzar aquest projecte, hem utilitzat els components següents:

- Micròfon

- Altaveu

- Junta DE0 Nano Soc

Convertidor analògic a digital (integrat a la placa DE0 Nano Soc)

Convertidor de digital a analògic (MCP4821)

Amplificador de potència d'àudio (LM386N-1)

- Amplificador de tensió amb control de guany automàtic

- Regulador de voltatge que genera -5V (MAX764)

Sensor d'infrarojos (GP2Y0E02A)

- Energia solar que genera 5V (font d'alimentació)

- Pantalla (que imprimeix el FFT)

Pas 3: Primer PCB: abans de De0 Nano SoC

Aquest primer circuit analògic conté el micròfon (MC1), l’amplificador de tensió amb control de guany automàtic (la part del circuit connectada a l’amplificador operacional) i el regulador de voltatge que genera -5V (MAX764).

Primer el micròfon capta el so, després el so s’amplifica amb l’amplificador de tensió; el voltatge va de 16 mV a 1,2 V aproximadament. El regulador de tensió només és aquí per subministrar l'amplificador operatiu.

La sortida de tot el circuit està relacionada amb el pin ADC de la placa DE0 Nano Soc.

Pas 4: segon PCB: després de la placa SoC De0 Nano

Les entrades d’aquest segon circuit analògic estan connectades a diferents pins de la placa DE0 Nano Soc, que són els pins CS, SCK i SDI. Aquestes entrades es connecten al DAC (MCP4821), que es connecta a l’amplificador de potència d’àudio (LM386N-1). Per fi tenim l’altaveu.

Tot aquest circuit es subministra amb 5V provinents de la placa DE0 Nano Soc i la seva terra està connectada a la DE0 Nano Soc i a la terra del primer PCB.

Pas 5: Comunicació entre PCB i De0 Nano SoC

El senyal que prové del micròfon està connectat a l'ADC de la targeta. L’ADC està connectat a l’HPS i tenim un NIOS II que s’utilitza per controlar la pantalla. Per comunicar-se, el HPS i el NIOS II utilitzen una memòria compartida. Tenim un codi C que s’executa al HPS que rep valors de l’ADC i fa alguns efectes sobre el so. El resultat s'envia al següent PCB mitjançant un cable SPI que es connecta a un GPIO de la targeta. També tenim un codi C que s’executa al NIOS II alhora. Aquest programa hi és per controlar la pantalla i mostrar un espectre FFT.

Pas 6: Com es fan efectes de so amb el sensor d'infrarojos?

En aquest projecte, només fem servir un efecte de so, que és el retard de so. Per activar aquest efecte, vam decidir utilitzar el sensor d'infrarojos. El sensor connectat a l'ADC integrat de la targeta té un valor entre 60 i 3300. Tenim un valor proper a 3300 quan som a prop del sensor i tenim un valor proper a 60 quan estem lluny d'ell. Vam triar activar el retard només si el valor és superior a 1800, en cas contrari el so s’envia directament a l’SPI.