Rellotge Hellschreiber: 13 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Es programa un petit microcontrolador per emetre una sèrie de tons que, quan s’alimenten a una targeta de so d’ordinador i es processen mitjançant un programa d’analitzador d’espectre, mostren una imatge de l’hora actual.

Pas 1: programari Spectrum Lab

Tot el treball dur d’anàlisi i visualització dels tons el realitza un programari lliure, el “Spectrum Lab” escrit per un aficionat a la ràdio amateur, DL4YHF. Analitza el so introduït a través de la targeta de so i mostra el resultat com una imatge.

El tipus de pantalla que s'utilitza aquí s'anomena pantalla "cascada" i està configurat per desplaçar-se de dreta a esquerra. Tradicionalment es desplaça de dalt a baix, i d’aquí el terme, cascada. Aquest programa l’utilitzen els aficionats per comunicar-se a mig camí de la terra amb fraccions de watt, entre altres coses. És un programa molt capaç i té una gran quantitat de paràmetres que s'han d'ajustar bé per obtenir una bona visualització. El terme "Hellschreiber" es va originar en el camp de la telegrafia, fa molt de temps, i significa literalment escriure amb llum. La pantalla que es mostra a la introducció és una representació de la intensitat de la freqüència contra el temps. El microcontrolador està programat per generar una sèrie de tons, de manera que aquest programa pinta una imatge de la informació. Aquest mode es defineix com "Hellschreiber seqüencial multitonal" i s'utilitza per comunicar-se a llargues distàncies mitjançant equips de transmissió relativament senzills.

Pas 2: El temps com a seqüència de freqüències

Aquesta captura de pantalla mostra la captura des del rellotge enviant informació seqüencial de segons. En realitat, això és fals, ja que cada conjunt de dígits triga uns quants segons a generar-se, de manera que les pantalles cobreixen un interval de temps més gran que els tres segons suggerits.

El patró de punts que es veu per sobre de la línia de dígits es deu als harmònics dels tons: el microcontrolador genera tons canviant una línia de port cap a la font o terra i l’ona rectangular resultant té molts harmònics. Com que s’alimenta directament a la targeta de so, la pantalla mostrarà tots aquests harmònics juntament amb la freqüència fonamental desitjada. Atès que és difícil disposar una ona sinusoïdal pura, la diferència entre les freqüències màxima i mínima que s’utilitzen per a la visualització s’ha de disposar per tant de menys d’una octava. En altres paraules, la freqüència màxima ha de ser inferior al doble de la freqüència mínima.

Pas 3: mostra cada desè segon

La visualització que es mostra a la figura és més realista del tipus de rendiment que es pot obtenir del rellotge: actualitzeu-ho cada deu segons.

Els dígits s’han programat per separar-los per ser més agradables i visuals. Tots els programes que van produir aquestes pantalles s'han inclòs en un fitxer zip en l'últim pas d'aquesta instrucció. El diagrama de circuits s'inclou en format ASCII als fitxers asm. El microcontrolador era un Microchip 12F510, un microcontrolador de vuit cables que tenia un rellotge de 32.768 KHz mitjançant un petit cristall d’un rellotge desaparegut. Es va utilitzar només una línia de sortida, deixant dues línies d'E / S i una línia d'entrada lliure per a altres usos.

Pas 4: formes d'ona

Les dues figures mostren el tipus de formes d'ona que entren a la targeta de so per fer possibles aquestes pantalles.

La primera mostra les set freqüències de sortida en seqüència i la primera de nou. És el dígit "1", el recorregut de set freqüències que causa la línia vertical, i l'últim el costat dret de la base. El segon mostra com els buits causen els espais en blanc de la pantalla. Si un espai concret de la matriu de punts que forma un caràcter està buit, la freqüència corresponent no s'envia durant la seva franja horària, formant així un personatge amb taques de llum i espai buit.

Pas 5: mostrar mapes de bits arbitraris

Mostrar l’hora o altres dades alfanumèriques d’aquest tipus està bé, però de vegades és possible que vulguem tenir una bonica visualització d’algunes coses aleatòries.

Es pot fer, tal com es discutirà i demostrarà. Escriuré programes que mostrin la línia de text "Instructables" com a mapa de bits, i el robot instructables, com a gràfic de 24 píxels d'alçada. En primer lloc, cal digitalitzar les imatges necessàries. El pas inicial és dibuixar-los en paper quadriculat. "Instructables" s'ha escrit amb una font de cinc píxels d'alçada. Com que això es transmet com a mapa de bits, he executat cartes juntes sempre que sigui possible sense malmetre la llegibilitat. La imatge del robot instructable es va reduir fins a 24 píxels verticalment i després vaig marcar el seu contorn amb punts i també vaig afegir alguns punts a l'interior. Crec que la gent reconeixerà el robot, sobretot si els dius de primera mà que és el que se suposa que és.

Pas 6: digitalització de "Instructables"

La imatge mostra com es digitalitza el mapa de bits de la línia de text.

Prenent la columna més esquerra, per exemple, tots els seus píxels són de color negre. Així doncs, són tots un: 11111 Ens agrupem per quatre, fent dos picadures: 1 1111 Aquests dos s'expressen llavors com a hexadecimal, per obtenir una representació compacta: 1 F Com que els caràcters tenen cinc bits d'alçada, el primer dígit serà 0 o 1 i el segon dígit serà 0-1, AF. Es considera que el fons és el final més significatiu. La segona columna està en blanc, de manera que tots els hexadecimals de zero: 00. La tercera columna té els tres primers seguits de dos zeros: 1 1100 -> 1 C I així continua, fins al final. Tot plegat s'amaga en un fitxer d'inclusió, anomenat "instructlables.inc". Així, canviant la línia que especifica el fitxer d'inclusió al programa principal, podeu canviar el mapa de bits que es mostra. En cas que feu un altre bimap que mostri el vostre nom, per exemple, podeu posar-lo en un fitxer "yourname.inc" i trucar-lo al programa principal.

Pas 7: la pantalla resultant

Funciona, com es pot veure per la imatge resultant a la pantalla.

El programari Spectrum Lab us permet seleccionar els colors i tons de la pantalla, de manera que mitjançant una selecció prudent podeu mostrar un text molt bonic amb aquest programa.

Pas 8: Seqüència de freqüències

Vegem de prop com es va formar aquesta imatge.

La primera imatge següent mostra la seqüència de freqüències emeses pel micro, amb una resolució de temps curta. Mostra clarament la naturalesa de l'escala dels tons, ja que els tons que componen els punts s'emeten en seqüència en sèrie. També podeu veure per què els personatges es van formar tot inclinant cap a la dreta. El segon mostra la mateixa pantalla, amb una configuració de filtre diferent. La resolució temporal d’aquest filtre es redueix, de manera que els punts semblen ocupar més temps. El frotis horitzontal resultant fa que el text sigui més fàcil de llegir. Un senyal ha de tenir la configuració corresponent del programa abans que es mostri com una imatge reconeixible.

Pas 9: digitalització del robot

El robot fa 24 bits d’alçada i, per tant, no entra dins d’una paraula de vuit bits. Es va utilitzar una tècnica diferent per digitalitzar el robot, aquesta vegada manllevant del programa utilitzat per a la "targeta de felicitació musical" instructible.

Com que la imatge està formada per una seqüència de tons, un programa musical hauria de ser capaç de mostrar el robot, sempre que el robot s’hi alimenti com una seqüència de freqüències que es converteixi en música. La figura mostra el robot, files etiquetades amb valors de retard per connectar-les a un programa de música. Aquests valors es van modificar lleugerament i estan disponibles com a llista robot.asm i van donar lloc a una visualització de robots gairebé reconeixible.

Pas 10: el robot a la pantalla de l'ordinador

És un ocell … És un avió … És un plat volador marcià …

És el robot instructable.

Pas 11: el maquinari

Les figures mostren la foto i el diagrama de circuits del microcontrolador que produeix aquestes imatges.

És un microcontrolador de vuit pins, el 12F510, fabricat per microxip. El cable de pantalla situat a l’esquerra es connecta a la targeta de so de l’ordinador. El connector de la dreta es connecta al programador i també subministra energia. Sense desconnectar res ni canviar cap connexió, el microcontrolador es pot esborrar i reprogramar mitjançant ICSP només executant els programes adequats a l’ordinador.

Pas 12: el principi

La figura mostra el principi darrere de la visualització de la matriu de punts que componen els caràcters. La seqüència de tons ascendents constitueix una forma d’escala que, repetida a intervals definits, forma un dent de serra a través de la banda de freqüències que forma el personatge. instructable, https://www.instructables.com/id/Oscilloscope-clock/, en mostrar l'hora en un oscil·loscopi. El principi és similar, excepte que el primer utilitzava nivells de tensió i aquest utilitza freqüència. La diferència és que els nivells de voltatge són molt difícils de visualitzar mitjançant la targeta de so i que gairebé tots els programes que mostren nivells de tensió no el mostren en mode que fa que els caràcters siguin visibles. Cada personatge es mostra com una seqüència de columnes de set píxels d’alçada. Si s'ha d'encendre la part inferior de píxels, la freqüència corresponent s'encén durant un breu període de temps. En el cas del "rellotge de l'oscil·loscopi", es manté un nivell de tensió concret per a aquest temps. Si aquest píxel ha de ser fosc, el to no es fa en absolut, o bé s’envia un nivell de blanc, ja que aquestes freqüències (o nivells de tensió) s’envien seqüencialment, una darrere l’altra, no formen una línia vertical. Formen una línia que s’inclina cap a la dreta: és possible enviar aquests bits en la direcció inversa i, a continuació, els caràcters resultants s’inclinaran cap a l’esquerra. Això sembla antinatural i, per tant, és preferible la disposició actual. Un altre tipus de hellschreiber, que envia tots els tons al mateix temps, és capaç de produir caràcters perfectament verticals. Com que això requereix produir tots els tons al mateix temps, sense distorsió, no és possible implementar-lo d'una manera senzilla mitjançant un sol microcontrolador.