🧝 👧🏼 👩🏾‍🌾 तात्कालिक साधनों से STM32 पर एक संगीत खिलौना 😸 ☢️ 📼

शुभ दोपहर, प्रिय Khabrovites।
एक शाम मुझे बोरियत महसूस हुई और मैंने घर पर पड़े घटकों में से एक छोटे से इलेक्ट्रॉनिक उपकरण को इकट्ठा करने का फैसला किया, विशुद्ध रूप से मनोरंजन के लिए, बिना किसी व्यावहारिक उद्देश्य के। कोई भी इसे दोहरा सकता है, यहां तक कि एक मुद्रित सर्किट बोर्ड की भी आवश्यकता नहीं है - डिवाइस को इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों "चंदवा" की एक न्यूनतम से इकट्ठा किया जाता है, जो कि कुछ अनावश्यक सर्किट बोर्ड के लिए एक एपॉक्सी से चिपके रहते हैं, विशेष रूप से एक संरचनात्मक तत्व के रूप में, तारों के साथ मिलाप और उसी epoxy के लिए भरा हुआ विश्वसनीयता।
तो, एक इलेक्ट्रॉनिक बांसुरी बनाओ!

वास्तव में, डिवाइस इससे निकाली गई ध्वनि के स्पेक्ट्रम में बांसुरी से बहुत दूर है। लेकिन इसमें एक आरजीबी एलईडी है जो खेले जाने वाले नोटों के आधार पर रंग बदलता है, और ध्वनियों को पाई ट्वीटर द्वारा उत्पादित किया जाता है, इसलिए "बांसुरी" की खपत बहुत कम है।

आइए परिणाम को तुरंत देखें:

घटक चयन

वास्तव में, डिवाइस ट्वीटर से शुरू हुआ - मैंने अपने घटकों में मुराता से एसएमडी पीज़ोइलेक्ट्रिक उत्सर्जक की एक जोड़ी को देखा, जिसका नाम पीकेएलसीएस 1212 ई 4001 और एक समान पीकेएलसीएस 1212 2 डी-आर 1 है। ये बहुत छोटे आयामों (10 x 12 x 3 मिमी) के दो साधारण पाईज़ोइलेक्ट्रिक उत्सर्जक हैं, एक 4000 हर्ट्ज पर शिखर आवृत्ति प्रतिक्रिया के साथ, और दूसरा 2000 हर्ट्ज पर। वक्ताओं के विपरीत, वे लगभग वर्तमान का उपभोग नहीं करते हैं, पीज़ोइलेक्ट्रिक प्लेट झुकता है जब वोल्टेज लगाया जाता है, इसलिए 4 kHz की आवृत्ति पर एक आयताकार संकेत प्लेट को एक ही आवृत्ति पर कंपन करता है, जिससे तेज ध्वनि होती है। इस मामले में, खपत 3.3V पर 0.3 एमएए है।
चूंकि खपत इतनी कम है, इसलिए एक छोटी बैटरी चालित इलेक्ट्रॉनिक उपकरण क्यों नहीं बनाया जाए? आखिरकार, हमें किसी भी एम्पलीफायरों और शक्तिशाली वर्तमान स्रोतों की आवश्यकता नहीं होगी। सच है, आपको ट्वीटर की आवृत्ति प्रतिक्रिया के इस बहुत ही वक्र के लिए भुगतान करना होगा - नहीं, वे एक मनमानी ध्वनि संकेत को पुन: उत्पन्न कर सकते हैं, प्रयोग के लिए मैंने उन्हें WAV भी आउटपुट किया था, लेकिन ध्वनि वांछित होने के लिए बहुत कुछ छोड़ देती है, इसलिए हम उन्हें सामान्य मेयंडर के साथ "फ़ीड" करते हैं। और इसके कर्तव्य चक्र को बदलते हुए, हम ध्वनि की मात्रा को बदल देंगे।

फ्रीक्वेंसी रिस्पांस ट्वीटर

यहां, दो अलग-अलग पिज़ो-एमिटर की उपस्थिति हाथों में खेलती है - कुल मिलाकर वे थोड़ी चिकनी आवृत्ति प्रतिक्रिया देंगे और एक बड़ी आवृत्ति रेंज को कवर करेंगे।
इसलिए, हमने ध्वनि उत्सर्जक पर फैसला किया। बिजली की आपूर्ति के साथ कोई सवाल नहीं है - अच्छे पुराने CR2032, लिथियम बैटरी बहुत कम स्तर के साथ, स्व-निर्वहन, 3V से वोल्टेज (पूरी तरह से चार्ज), 2V (पूरी तरह से छुट्टी दे दी) के लिए। उसके लिए, मैंने यहाँ इस तरह का एक सुविधाजनक SMD धारक पाया:

SMD बैटरी धारक

बेशक, हमें बाहरी शोर को पकड़ने के लिए एक माइक्रोफोन की आवश्यकता है, यह माइक्रोफोन से संकेत है जो उत्सर्जकों को आपूर्ति किए गए आयताकार सिग्नल के कर्तव्य चक्र को नियंत्रित करेगा। उदाहरण के लिए, कोई भी इलेक्ट्रेट उपयुक्त है:

इलेक्ट्रेट माइक्रोफोन

हम एक चर अवरोधक के साथ एक नोट चुनेंगे, फिर से, कोई भी करेगा, लेकिन थोड़ा अधिक प्रतिरोध लेना बेहतर है ताकि यह बैटरी से बहुत अधिक वर्तमान न खींचे। मैंने 50 kOhm लिया।

चर अवरोध करनेवाला

आप कई बटन के साथ अवरोधक को बदल सकते हैं, खेल बहुत अधिक सुविधाजनक हो जाएगा, लेकिन एक ही समय में डिवाइस के आयाम में वृद्धि होगी (और इन बटन के लिए तारों की संख्या बढ़ानी होगी, और यह, चुने हुए स्थापना विधि को देखते हुए, एक बहुत अप्रिय परिस्थिति है!)

डिवाइस को अधिक दिलचस्प बनाने के लिए, एक आरजीबी एलईडी जोड़ें। बेशक, यह खपत को बहुत प्रभावित करेगा, लेकिन यह संभावना नहीं है कि कोई व्यक्ति इस "बांसुरी" को लंबे समय तक बैटरी के निकास के लिए खेलेगा, इसलिए यह ठीक है। मैंने KAA-3528EMBSGC SMD LED को चुना।

सभी जो अवशेष है वह नियंत्रक है - हाथ में क्या लिया गया था, STM32F100C4 , एक समय में वे टेरा में लगभग 20 रूबल खर्च करते थे किसी तरह की कार्रवाई के लिए, और मैं विरोध नहीं कर सकता था, मैंने उन्हें एक पूरा बैग खरीदा। नियंत्रक "घुटने पर" बढ़ते के लिए एक बहुत ही सुविधाजनक मामले में नहीं आता है - LQFP48, 0.5 मिमी के टर्मिनलों के बीच एक पिच के साथ।

दरअसल, नीचे दिए गए फोटो में लगभग सभी विवरण प्रस्तुत किए गए हैं (और कुछ पुराने बोर्ड का एक टुकड़ा जिस पर यह सब अटक गया है) - उनके लिए एक दूसरा स्क्वीकर जोड़ा गया था (फोटो में केवल एक, 4 KHz पर एक), SMD बटन और एक पेन का एक जोड़ा है पोटेंशियोमीटर के लिए।

डिवाइस का विवरण

बटनों के लिए - शुरू में मैंने एक चर अवरोधक के साथ सभी नोटों का चयन करने की योजना बनाई थी (और दो पूर्ण ऑक्टेव्स के लिए नोटों की योजना बनाई गई थी), लेकिन फिर मुझे एहसास हुआ कि तब डिवाइस काफी असहज हो जाएगी और दो बटन जोड़ेगी। एक "तेज" चुनता है, अर्थात्, यह वर्तमान में चयनित नोट को आधा टन ऊपर शिफ्ट करता है, और दूसरा चयनित नोट को एक पूरे सप्तक द्वारा स्थानांतरित करता है। इस प्रकार, 2 (ऑक्टेवस) के बजाय * 12 (सेमीटोन) = 24 पोटेंशियोमीटर की स्थिति, आपको सात नोटों के अनुरूप कुल 7 को ट्रैक करने की आवश्यकता होगी, और बटन दबाकर आवश्यक रूप से सेमीटोन और ऑक्टेव को बदलना होगा।

डिवाइस आरेख

बेशक, मैंने इस पूरी चीज़ का आरेख नहीं बनाया, इसके बजाय एसटीएम से सॉफ्टवेयर का उपयोग करके नियंत्रक कॉन्फ़िगरेशन, माइक्रोएक्सप्लर का चयन किया। नतीजा था इतनी खूबसूरत तस्वीर:

तो, हम क्या और किससे जुड़ेंगे?

सबसे पहले, हमें अपने दो ट्वीटर के लिए दो PWM चैनल चाहिए। सिद्धांत रूप में, यह एक म्यूट बिंदु है - आप एक कर सकते हैं और दोनों ट्वीटर को समानांतर में रख सकते हैं, फिर उन्हें हमेशा एक ही आवृत्ति और कर्तव्य चक्र का संकेत दिया जाएगा।
आप प्रत्येक ट्वीटर के लिए एक चैनल का चयन कर सकते हैं, फिर आवृत्तियों का संयोग होगा, और कर्तव्य चक्र (और इसलिए लिफाफे का आकार!) व्यक्तिगत रूप से सेट किया जा सकता है। और अंत में, आप प्रत्येक ट्वीटर के लिए एक अलग टाइमर असाइन कर सकते हैं, फिर आप अलग-अलग आवृत्तियों और अलग-अलग ड्यूटी साइकिल सेट कर सकते हैं।
चूंकि सर्किट को एपॉक्सी से भरा जाएगा, जिसके बाद इसमें कुछ भी बदलना असंभव होगा, मैंने बाद में समाधान बदलने में सक्षम होने के लिए सभी विकल्पों को एक छोटे डिबगिंग कनेक्टर को लागू करने के लिए आवश्यक संकेतों को आउटपुट करने का निर्णय लिया।
इसलिए, हम एक टाइमर लेते हैं, TIM3 कहते हैं, और PWM आउटपुट के लिए इसके चैनलों की एक जोड़ी का चयन करें - ये पिन PA6 और PA7 हैं।
बेशक, आरजीबी एलईडी को नियंत्रित करने के लिए तीन पीडब्लूएम चैनलों की आवश्यकता होती है। बैटरी वोल्टेज और इसके आंतरिक प्रतिरोध को ध्यान में रखते हुए, हम कंट्रोलर पिन के माध्यम से सीधे पावर करेंगे, प्रतिरोधों के बिना - हम अभी भी प्रत्येक पिन के लिए 10 mA से अधिक नहीं देंगे, नीले डायोड पर इतनी अधिक बूंदें कि इसे हमारे अधिकतम पर अधिकतम चमक में भी नहीं लाया जा सकता है। 3V बिजली की आपूर्ति।
हम पैराग्राफ 1 में उल्लिखित स्थिति के लिए चौथे चैनल का उत्पादन करेंगे - यदि कुछ भी है, तो हम उन्हें स्क्वीक करेंगे।
इसलिए, हम PWM आउटपुट के लिए TIM1 और पिन PA8, PA9, PA10, PA11 का चयन करते हैं।
हमें निश्चित रूप से माइक्रोफोन और पोटेंशियोमीटर से एनालॉग सिग्नल को शूट करना होगा, इसके लिए हम अंतर्निहित एडीसी - पिन पीए 2 और पीए 3 का उपयोग करते हैं।
चूंकि हम एक एनालॉग सिग्नल के बारे में बात कर रहे हैं, हम तुरंत एक माइक्रोफोन से सिग्नल लेने के तरीके के बारे में सोचते हैं। पारंपरिक सर्किट में डीसी घटक को काटने के लिए एक संधारित्र शामिल होता है, जो एडीसी की संपूर्ण गतिशील रेंज का उपयोग करने के लिए आधा शक्ति द्वारा सिग्नल को स्थानांतरित करने के लिए एक प्रतिरोधक विभक्त होता है। हम यह सब बिना कर सकते हैं। हम निरंतर घटक को प्रोग्रामेटिक रूप से काटते हैं, डायनेमिक रेंज हमारे लिए इतना महत्वपूर्ण नहीं है, इसलिए हम माइक्रोफ़ोन को इस तरह कनेक्ट करेंगे:

नतीजतन, आउटपुट पर हमें एक शांत स्थिति में लगभग 2 वी मिलता है, और माइक्रोफोन के बगल में तेज आवाज़ के साथ ~ 1.5 से ~ 2.5 तक।
बेशक, हम शक्ति और जमीन के बीच विभक्त के रूप में पोटेंशियोमीटर को चालू करते हैं, मध्य बिंदु को आसन्न एडीसी चैनल में लाते हैं।
हमें दो बटन से सिग्नल को हटाने की आवश्यकता होगी - इसके लिए हम अभी से मुक्त पिंस PA0 और PA1 का उपयोग करेंगे, हम पुलअप आंतरिक चालू करेंगे, इसलिए बस बटन के माध्यम से पिंस को जमीन से कनेक्ट करें।
हमें निश्चित रूप से डिबगिंग इंटरफ़ेस की आवश्यकता है। सिद्धांत रूप में, यह SWDIO और SWCLK (साथ ही साथ जमीन और बिजली) का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त है, लेकिन वास्तव में, RESET पिन वास्तव में चोट नहीं पहुंचाएगा, चूंकि हम स्लीप मोड को कॉन्फ़िगर करेंगे, हम जैसे ही डिबग से बाहर निकलेंगे, जब नियंत्रक सो जाएगा। और इसे केवल एसटीएम उपयोगिता के साथ बदलना संभव होगा यदि एक RESET पिन है, तो सॉफ्टवेयर रीसेट काम नहीं करेगा। इसलिए हम आग से नहीं खेलेंगे, लेकिन केवल पृथ्वी, बिजली, पीए 13, पीए 14 और पिन एनआरएसटी को डेबिट कनेक्टर पर खींच रहे हैं
अंतिम आइटम वैकल्पिक है, लेकिन यह एनालॉग सिग्नल के साथ काम करते समय डिबगिंग को बहुत आसान बनाता है - हम DAC चैनल को उसी कनेक्टर पर आउटपुट करेंगे जहां फर्मवेयर के लिए पिन आउटपुट हैं - इसके साथ हम प्रसंस्करण के दौरान किसी भी मध्यवर्ती एनालॉग सिग्नल को देख सकते हैं

वह, वास्तव में, सभी लोहा है। फिर सबसे लंबा हिस्सा शुरू होता है - एक मुद्रित सर्किट बोर्ड के बिना सर्किट की विधानसभा। यदि आप इस समय को फेरिक क्लोराइड के साथ उपद्रव करने में खर्च नहीं करते हैं, तो आप एक छोटे बोर्ड पर वर्णित योजना को पतला कर सकते हैं और निम्नलिखित बिंदुओं को छोड़ सकते हैं।

टांकने की क्रिया

यहां वर्णन करने के लिए विशेष रूप से कुछ भी नहीं है, मैं प्रक्रिया की कई तस्वीरों को संलग्न कर रहा हूं। माइक्रोचिप को "उल्टा" चिपकाया जाता है, एक पतली, साफ और टिन की गई तार को प्रत्येक आवश्यक पैर से मिलाया जाता है और ध्यान से किनारे पर रखा जाता है। जब सभी तारों को आवंटित किया जाता है, तो कनेक्शन की जांच की जाती है और, यदि सब कुछ ठीक है, तो माइक्रोकिरसीट को एपॉक्सी की एक बूंद से भर दिया जाता है। उसके बाद, शिथिलता को निडर होकर खींचा जा सकता है। वह तार जो अंगूठी के चारों ओर जाता है वह पृथ्वी है, नियंत्रक पृथ्वी से जुड़ा हुआ है और प्रत्येक तरफ बिजली की आपूर्ति है।

धरती को मिलाओ। पुराना बोर्ड काम में आया - मैंने ज़मीन को मिलाने के लिए अपनी ज़मीन का इस्तेमाल किया।

डीबगिंग इंटरफ़ेस मिलाप और सत्यापित करें कि नियंत्रक घाव

अन्य सभी पिनों को मिलाएं

इपॉक्सी से भरें

लगभग असेंबली डिवाइस, यह दूसरे ट्वीटर को रखने और शीर्ष पर एपॉक्सी जोड़ने के लिए बनी हुई है

सब कुछ तैयार है

इस पर, हार्डवेयर समाप्त हो गया है, फर्मवेयर पर जाएं।

प्रविष्टि

फर्मवेयर बहुत सरल है। हम अपने STM32F100C के लिए एक खाली प्रोजेक्ट बनाते हैं और आरंभीकरण दर्ज करना शुरू करते हैं:

GPIO प्रारंभिक

#define GPIO_Red GPIO_Pin_9 #define GPIO_Green GPIO_Pin_10 #define GPIO_Blue GPIO_Pin_11 #define GPIO_SHARP GPIO_Pin_0 #define GPIO_OCT GPIO_Pin_1 #define GPIO_FreePWM GPIO_Pin_8 #define GPIO_BUZZER1 GPIO_Pin_6 #define GPIO_BUZZER2 GPIO_Pin_7 void InitGPIO() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_BUZZER1 | GPIO_BUZZER2 | GPIO_FreePWM |GPIO_Red|GPIO_Green|GPIO_Blue; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_SHARP | GPIO_OCT; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); }

यहां हम अपने GPIO को कॉन्फ़िगर करते हैं - सभी PWM चैनल पुश-पुल मोड (GPIO_Mode_AF_PP) में बाह्य उपकरणों द्वारा नियंत्रित आउटपुट हैं, बटन इनपुट पिन हैं जो ऊपर संचालित होते हैं। ADC चैनल पहले से ही डिफ़ॉल्ट रूप से एनालॉग इनपुट के रूप में कॉन्फ़िगर किए गए हैं।

एडीसी प्रारंभिक

 #define SIGNAL_OFFSET 850 void InitADC() { ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE; ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); ADC_InjectedSequencerLengthConfig(ADC1, 2); ADC_InjectedChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 1, ADC_SampleTime_1Cycles5); ADC_SetInjectedOffset(ADC1, ADC_InjectedChannel_1, SIGNAL_OFFSET); ADC_InjectedChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 2, ADC_SampleTime_1Cycles5); ADC_ExternalTrigInjectedConvConfig(ADC1, ADC_ExternalTrigInjecConv_None); ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); }

यहां हम दो एडीसी चैनल कॉन्फ़िगर करते हैं। हम इसे "इंजेक्ट किए गए चैनल" मोड में उपयोग करेंगे, जिसका अर्थ है कि हमारे पास डेटा के लिए चार रजिस्टर हैं, अर्थात, हम विभिन्न चैनलों से चार माप तक ले सकते हैं और इस तथ्य के बारे में चिंता न करें कि एक डेटा दूसरे को रगड़ देगा।
हम कहते हैं कि हमें SCAN मोड की आवश्यकता है - अर्थात, इन सभी चैनलों का एक-एक करके रूपांतरण। चैनल 2 माइक्रोफोन के लिए जिम्मेदार है, इसलिए हम कहते हैं कि हमारे पास 850 इकाइयों की भरपाई है - यह संख्या स्वचालित रूप से रूपांतरण परिणाम से घटा दी जाएगी। इसकी गणना करने के लिए, बस इस ऑफसेट को शून्य पर सेट करें और देखें कि चुप्पी में एडीसी से क्या मूल्य निकाला जाता है।

प्रारंभिक टाइमर

 void InitTimers() { RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE); TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFF; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0x00; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); TIM_SetCompare1(TIM3, 0x00); TIM_SetCompare2(TIM3, 0x00); TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); TIM_CCxCmd(TIM3, TIM_Channel_1, ENABLE); TIM_CCxCmd(TIM3, TIM_Channel_2, ENABLE); TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFF; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0x000; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC3Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_CCxCmd(TIM1, TIM_Channel_1, DISABLE); TIM_CCxCmd(TIM1, TIM_Channel_2, ENABLE); //R TIM_CCxCmd(TIM1, TIM_Channel_3, ENABLE); //G TIM_CCxCmd(TIM1, TIM_Channel_4, ENABLE); //B TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); TIM_CCPreloadControl(TIM1, DISABLE); TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE); }

सबसे बड़ा प्रारंभिक कार्य, दो टाइमर की स्थापना। हम दोनों को पीडब्लूएम में समायोजित करते हैं, एल ई डी को जो नियंत्रित करता है, उसकी आवृत्ति, बीपिंग की आवृत्ति, निश्चित रूप से, बदल जाएगी। क्योंकि प्रणाली की आवृत्ति 8 मेगाहर्ट्ज है (कम, बेहतर, यह कम खपत करेगा!), हमें आवश्यक आउटपुट आवृत्तियों (4 KHz + तक) को प्राप्त करने के लिए PWM की चौड़ाई को बदलना होगा, लेकिन बाद में उस पर और अधिक।

अब हम डिवाइस के मुख्य कार्य के कार्यान्वयन पर विचार करेंगे - सिस्टम टाइमर से इंटरप्ट हैंडलर, 1 KHz की आवृत्ति पर टिक।
प्रारंभ में, मैंने पीज़ोइलेक्ट्रिक उत्सर्जकों की आपूर्ति करने वाली नाड़ी को संशोधित करने के लिए कैप्चर किए गए सिग्नल की गणना की गई शक्ति का उपयोग किया, लेकिन यह पता चला कि कानों के द्वारा फिल्टर के बावजूद यह बहुत अच्छा नहीं लगता है। नतीजतन, सबसे सरल समाधान सुनने के लिए सबसे सुखद निकला: सिग्नल पावर एक "ट्रिगर" के रूप में कार्य करता है, सीमा से अधिक (पूर्ण मूल्य और व्युत्पन्न में) प्लेबैक प्रक्रिया शुरू करता है।
लिफाफे को एक संधारित्र के निर्वहन की तरह एक प्रक्रिया द्वारा उत्पन्न किया जाता है: जब सीमा पार हो जाती है, तो हम लिफ़ाफ़ा को कुछ प्रारंभिक मान में काम कर रहे हैं, START_VAL - यह हमारे संधारित्र का तात्कालिक "चार्जिंग" है। इसके अलावा, प्रत्येक रुकावट प्रसंस्करण पर, नया संकेत मान पुराने से 0.987 से गुणा करके प्राप्त किया जाता है - विशुद्ध रूप से अनुभवजन्य रूप से चयनित मूल्य, जो, इसके अलावा, उस आवृत्ति पर निर्भर करता है जिसके साथ इंटरट्रैप जाते हैं। इस प्रकार लिफाफा (t) = START_VAL * 0.987 ^ t। सॉफ़्टवेयर फ़्लोट्स का उपयोग नहीं करने के लिए, हम एक निश्चित अल्पविराम का उपयोग करते हैं, 0.987 से गुणा करना 64684 को गुणा करने और 65536 से विभाजित करने के बराबर है (16 से दाईं ओर स्थानांतरण)। वह है,

 #define ENV_DECR 64684 //0,987 Envelope = (Envelope*ENV_DECR)>>16;

हम एक निश्चित संख्या में ClippedEnvelope के आउटपुट मूल्य को सीमित करते हैं, कहते हैं कि 4000, अनुभवजन्य रूप से भी चुने जाते हैं। तब उत्पादन मूल्य 4000 होगा जब लिफाफा 4000 से अधिक हो, या कम होने पर स्वयं लिफाफा का मूल्य। नतीजतन, हम एक "शेल्फ" के साथ घटते घातांक प्राप्त करते हैं - समय की एक छोटी अवधि जिसके दौरान आउटपुट सिग्नल समय-स्वतंत्र है और अधिकतम है।

ClippedEnvelope मान

यह संकेत सीधे ड्यूटी चक्र मान के रूप में सेट किया जा सकता है, यदि दो BUTs के लिए नहीं

ध्वनि की आवृत्ति को बदलने के लिए, आपको टाइमर की अवधि को बदलना होगा, और हमारे सिस्टम की आवृत्ति के साथ, 4KHz पर 12-बिट PWM अब जारी नहीं किया जाएगा।
पीजो ट्वीटर के लिए, अधिकतम ड्यूटी चक्र वाला पीडब्लूएम न्यूनतम कर्तव्य चक्र वाले पीडब्लूएम से भिन्न नहीं होता है, इसलिए, अधिकतम ध्वनि की मात्रा एक मेन्डंडर (कर्तव्य चक्र - 50%) के साथ होगी।

इसलिए, TimerPeriod टाइमर की अवधि वर्तमान में चयनित नोट द्वारा निर्धारित की गई है, और तुलना रजिस्टर का अधिकतम मूल्य आधी अवधि ( TimerPeriod / 2) के बराबर होगा, जिसका अर्थ होगा आयताकार संकेत 50% के कर्तव्य चक्र के साथ, जिसका अर्थ है अधिकतम ध्वनि मात्रा।
फिर, एक दी गई आवृत्ति पर, हमारे ClippedEnvelope सिग्नल का मान, 4000 के बराबर होना चाहिए, यह अधिकतम आधी अवधि निर्धारित करता है, जिसका अर्थ है

 u16 OutEnvelope = (TimerPeriod/2)*ClippedEnvelope/4000;

टिमरपिरियोड के मूल्यों को तालिका के अनुसार चुना जाएगा, जो या तो प्रसिद्ध सूत्र का उपयोग करके स्टार्टअप पर गणना की जा सकती है

, या यहां तक कि स्थिरांक भी सेट करते हैं, जो मैंने सटीकता बनाए रखने के लिए किया। सूत्र समान रूप से टेम्पर्ड सिस्टम के लिए आवृत्तियों (और, तदनुसार, अवधि) के संबंधों को परिभाषित करता है । हम केवल आधार नोट चुन सकते हैं, जिसमें से हम अन्य सभी को गिनेंगे - मैंने 1046.5 हर्ट्ज की आवृत्ति पर नोट को तीसरे ऑक्टेव में ले लिया। वर्तमान नियंत्रक आवृत्ति (8 मेगाहर्ट्ज) के लिए, टाइमर की इसी अवधि 7644 टिक है।
उसी समय, अगले सप्तक के नोट्स को चलाने के लिए, हमें केवल अवधि के वर्तमान मूल्य को 2 से विभाजित करने की आवश्यकता है। और "शार्प्स" (आधा टोन अधिक) खेलने के लिए - अवधि को विभाजित करें

।
पूर्व-परिकलित "शार्प्स" के साथ दूसरे सरणी को शुरू नहीं करने के लिए, हम फिर से एक निश्चित अल्पविराम का उपयोग करते हैं - 1.059463 से विभाजित करने का मतलब 61858 से गुणा करें और 65536 से विभाजित करें।
आइए हमारी गणना की जांच करें: विकिपीडिया पर तालिका के अनुसार, सी तेज नोट (C #) की आवृत्ति 1108.7 हर्ट्ज है। डू के लिए हमारी अवधि 7644 है।
c_sh = (7644 * 61858) >> 16 = 7215
प्राप्त अवधि द्वारा टाइमर (8,000,000) की आवृत्ति को विभाजित करें, हमें 1108.8 हर्ट्ज मिलता है - बहुत करीब।

लगभग सभी मुद्दों पर विचार किया गया था, रोशनी बनी हुई है - चलो पहले एलईडी के रंग की गणना करने के लिए एक सहायक फ़ंक्शन को लागू करें, और फिर बाधा हैंडलर कोड पर जाएं।

RGB रंग घटकों की गणना

 void Spectrum(u8 position, u32* r, u32* g, u32* b) { if(position<85) { *r=85-position; *g=position; *b=0; } if(position>84&&position<170) { *r=0; *g=170-position; *b=position-85; } if(position>169) { *r=position-170; *g=0; *b=255-position; } *r*=3; *g*=3; *b*=3; }

इसके लिए, मैं यहां इस तरह के कार्यान्वयन का प्रस्ताव करता हूं। बाइट पैरामीटर स्थिति इंगित करती है कि हम किस स्पेक्ट्रम में हैं, और फ़ंक्शन आर (जी और बी) के बाइट मानों को लिखता है जो इसे पास किया गया है (बाकी कोड के साथ बाँधने के लिए एक बड़े आयाम के संकेत)।
कार्यान्वयन बहुत सरल और पारदर्शी है - यदि हम स्पेक्ट्रम को देखते हैं, तो हम देखेंगे कि समान लंबाई के 3 टुकड़े को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। स्पेक्ट्रम के शून्य से 1/3 तक, लाल की तीव्रता अधिकतम से शून्य तक कम हो जाती है, जबकि हरे रंग की तीव्रता शून्य से अधिकतम तक बढ़ जाती है (यह लाल-नारंगी-पीले-हरे भागों को कवर करता है)। एक तिहाई से दो तिहाई तक, एक ही चीज हरे (शून्य से गिरती है) और नीले (अधिकतम तक) रंगों के साथ होती है (हरे-नीले-नीले भागों को कवर करती है), और अंत में, आखिरी भाग - लाल फिर से ताकत हासिल कर रहा है, और नीले रंग की तीव्रता कम हो जाती है , नीले-बैंगनी भागों को कवर करता है और फिर से लाल रंग में ढल जाता है।

एक इनपुट पैरामीटर के रूप में, आप पोटेंशियोमीटर की स्थिति ले सकते हैं, लेकिन इससे भी बेहतर - ले, कह सकते हैं, अंतिम तीन स्थिति - फिर एक पंक्ति में तीन नोट खेलने के बाद भी हम अभी भी रंगों में बदलाव देखेंगे। इनपुट मूल्य के "बाइट" से हमें मदद मिलेगी - हम कुछ भी आविष्कार नहीं करेंगे, लेकिन केवल पोटेंशियोमीटर के सभी तीन पदों को जोड़ देंगे, क्योंकि आउटपुट पर, किसी भी स्थिति में, हमें 0-255 की सीमा से एक नंबर मिलता है।
उसी समय, हम यह नहीं भूलेंगे कि हमारे पास अभी भी एक दूसरा सप्तक और "तेज" चुनने के लिए एक बटन है, इसलिए हम उन्हें ध्यान में रखेंगे,

 ResistorValue = ((res*highOctave)+sharp)>>5;

यहाँ Res ADC चैनल से पढ़ा गया मान है, हाईऑक्टेव प्रेस किए गए ऑक्टेव सिलेक्शन बटन के आधार पर मान 1 और 2 लेता है, और "शार्प" बटन दबाए जाने पर शार्प एक मामूली ऑफसेट जोड़ता है। हम यह सब 5 से स्थानांतरित कर रहे हैं, क्योंकि ADC के साथ मान 12-बिट है - परिणामस्वरूप, रंग गणना फ़ंक्शन द्वारा आवश्यक आउटपुट मान 8-बिट होगा।

निम्नलिखित एक बाधा हैंडलर का कार्यान्वयन है:

सिस्टम टाइमर इंटरप्ट हैंडलर

 #define HALF_TONE 61858 //0.9438782 #define ENV_DECR 64684 //0,987 #define START_VAL 7500 #define CLIPPING_VAL 4000 #define POWER_TH 400 #define DPOWER_TH 500 #define SLEEP_INTERVAL 10 u16 Notes[7] = {7644, 6810, 6067, 5726, 5102, 4545, 4050}; u16 ResLin[] = {10, 249, 480, 900, 2000, 3685, 4095}; s32 Envelope=0; u32 TimerPeriod=0; s32 LastPower=0; u16 ResistorValue[3]; u32 Sleeped = 0; u16 sharp=0, highOctave=0; void SysTick_Handler() { volatile s16 mic; volatile u16 res; mic = (s16)ADC_GetInjectedConversionValue(ADC1, ADC_InjectedChannel_1); res = ADC_GetInjectedConversionValue(ADC1, ADC_InjectedChannel_2); ADC_SoftwareStartInjectedConvCmd(ADC1, ENABLE); s32 power = mic; power = (power*((s32)mic))>>9; s32 dP = power-LastPower; LastPower=power; //linearizing resistor u8 n; for(n=0;n<6;n++) if(res<ResLin[n]) break; if(power>POWER_TH && dP> DPOWER_TH) { //got signal! Sleeped=0; TimerPeriod=Notes[n]; sharp=0; highOctave=1; if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_SHARP)) { sharp = 0x700; TimerPeriod=(TimerPeriod*HALF_TONE)>>16; } if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_OCT)) { TimerPeriod/=2; highOctave = 2; } if(Envelope<CLIPPING_VAL) { ResistorValue[0] = ResistorValue[1]; ResistorValue[1] = ResistorValue[2]; ResistorValue[2] = ((res*highOctave)+sharp)>>5; } TIM_SetAutoreload(TIM3, TimerPeriod); Envelope=START_VAL; } Envelope = (Envelope*ENV_DECR)>>16; if(Envelope<50) { Envelope=0; Sleeped++; StopPeripherals(); u32 interval=SLEEP_INTERVAL; if(Sleeped>1000) interval*=8; Stop(interval); } u16 ClippedEnvelope=Envelope; if(Envelope>CLIPPING_VAL) ClippedEnvelope=CLIPPING_VAL; u16 OutEnvelope = (TimerPeriod/2)*ClippedEnvelope/4000; //Debug DAC //DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, dP); u32 r=0,g=0,b=0; u8 sPos = 0; for(u8 i=0;i<3;i++) sPos+=ResistorValue[i]; Spectrum(sPos,&r,&g,&b); r*=ClippedEnvelope; g*=ClippedEnvelope; b*=ClippedEnvelope; r>>=11; g>>=9; b>>=8; TIM_SetCompare1(TIM3, OutEnvelope); TIM_SetCompare2(TIM3, OutEnvelope); TIM_SetCompare2(TIM1, r); TIM_SetCompare3(TIM1, g); TIM_SetCompare4(TIM1, b); }

यहां हमने लगभग हर चीज की जांच की, जिसमें पोटेंशियोमीटर के रेखीयकरण के अपवाद के साथ - यह पता चला कि यह सीमा के किनारों के करीब बहुत गैर-रैखिक है। इसलिए, उदाहरण के लिए, हमें इसके अधिकतम रोटेशन कोण (लगभग 275 डिग्री) को 7 क्षेत्रों में विभाजित करने की आवश्यकता है, लेकिन यह पता चलता है कि लगभग पूरे पहले क्षेत्र, ADC से लिया गया मान 0. पहले क्षेत्र के अंत में है, यह तेजी से बढ़ना शुरू होता है, फिर रैखिक भाग , जिसके बाद, अंतिम क्षेत्र के अंत के करीब, यह फिर से तेजी से सीमा मूल्य तक बढ़ जाता है। स्नातक स्तर की पढ़ाई मुझे बचाता है, जिसके द्वारा मैंने पोटेंशियोमीटर को लगभग आवश्यक कोण पर बदल दिया और एडीसी के वास्तविक मूल्य को देखा, जिसे मैंने तब राल सरणी में दर्ज किया।
दूसरा बिंदु जो आंख को पकड़ सकता है वह रंग की गणना के बाद कतरनी संचालन है। सबसे पहले, रंग घटकों के प्राप्त मूल्यों को लिफाफे से गुणा किया जाना चाहिए ताकि डायोड संगीत की ताल पर चमकता रहे। इसलिए, हम पहले से ही 12 बिट्स + 8 बिट्स = 20 बिट्स प्राप्त करते हैं। अतिप्रवाह को रोकने के लिए परिणाम को 8 से स्थानांतरित करना आवश्यक है।
और पाली मूल्यों में अंतर इस तथ्य से समझाया गया है कि विभिन्न वोल्टेज अलग-अलग रंगों के डायोड पर गिरते हैं, जिसके कारण लाल डायोड हरे रंग की तुलना में एक ही पीडब्लूएम मूल्य के साथ उज्जवल चमकता है, और यहां तक कि नीले रंग से भी अधिक। एक अलग पारी सेट करके, हम इसके लिए थोड़ी क्षतिपूर्ति करते हैं ताकि सफेद रंग वास्तव में सफेद दिखे, न कि पीले रंग का।

अंतिम चरण ऊर्जा की बचत है। सक्रिय मोड में, डिवाइस 5.5 एमए (और एलईडी फ्लैश होने पर 10-15 तक) की खपत करता है। एक काम कर रहे डिवाइस के लिए स्वीकार्य है, लेकिन एक प्रतीक्षा संकेत के लिए पूरी तरह से अस्वीकार्य है। लिफाफा 0 तक पहुँचते ही हम डिवाइस को नींद में ले जायेंगे (अधिक सटीक रूप से, जब यह 50 तक पहुँच जाता है, जिसके बाद हम इसे शून्य से मैन्युअल रूप से बराबर करते हैं, क्योंकि एक्सपोनेंट लंबे समय तक शून्य हो जाएगा, और 1/4096 में भी ट्वीटर जारी करने के लिए पर्याप्त होगा। ध्वनि)।
इसलिए, हम RTC को 1 KHz की आवृत्ति में कॉन्फ़िगर करते हैं:

आरटीसी सेटअप

 void InitRTC() { RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); PWR_DeInit(); PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); RCC_LSICmd(ENABLE); while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) == RESET); RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI); RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); RTC_WaitForSynchro(); RTC_WaitForLastTask(); RTC_SetPrescaler(40); RTC_WaitForLastTask(); while(RTC_GetFlagStatus(RTC_FLAG_SEC|RTC_FLAG_ALR) == RESET); EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line17; EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTCAlarm_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); }

हम सहायक कार्यों को परिभाषित करते हैं - दी गई संख्या को मिलीसेकंड के लिए सो जाते हैं, बाह्य उपकरणों को बंद कर देते हैं, बाह्य उपकरणों को वापस चालू करते हैं और आरटीसी अलार्म इंटरप्ट हैंडलर:

पावर सेविंग फंक्शंस

 void Stop(u32 delay) { RTC_SetCounter(0); RTC_WaitForLastTask(); RTC_SetAlarm(RTC_GetCounter()+delay); RTC_WaitForLastTask(); PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_ON, PWR_STOPEntry_WFI); } void StopPeripherals() { ADC_Cmd(ADC1, DISABLE); TIM_Cmd(TIM1, DISABLE); TIM_Cmd(TIM3, DISABLE); } void StartPeripherals() { ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); ADC_SoftwareStartInjectedConvCmd(ADC1, ENABLE); SysTick_Config(SystemCoreClock/1000); } void RTCAlarm_IRQHandler() { EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17); StartPeripherals(); }

खेल के दौरान प्रणाली को पर्याप्त रूप से व्यवहार करने के लिए, हम SLEEP_INTERVAL = 10 एमएस पर सो जाएंगे, यह पूरी तरह से अदृश्य है, लेकिन यह 1.1 एमए तक खपत कम कर देता है। और डिवाइस को स्थगित होने पर अतिरिक्त ऊर्जा बर्बाद न करने के लिए, हम स्लीप किए गए चर में हमारे अंतराल की गणना करेंगे, और अगर हम बिना इनपुट सिग्नल के 1000 (लगभग 10 सेकंड) से अधिक की गणना करते हैं, तो हम SLE_INTERVAL * 8 पर सो जाना शुरू कर देते हैं, जिससे खपत 0.7 mA कम हो जाती है।

दुर्भाग्य से, मैं खपत को कम नहीं कर सका - नियंत्रक कम खपत के लिए सबसे उपयुक्त नहीं है, प्रतिरोध के साथ पोटेंशियोमीटर इसे कम होना चाहिए (मैंने 50K की योजना बनाई, मुझे 100K की आवश्यकता होगी, लेकिन मिलाप, ऐसा लगता है, गलती से, मैं 24K), शायद माइक्रोफोन पावर सर्किट के माध्यम से कुछ छोटे लीक और इतने पर। हालांकि, एक खिलौने के लिए, बैटरी की क्षमता 150 एमएएच है, इसलिए यह लगभग 9 दिनों के इंतजार के लिए पर्याप्त होना चाहिए।

यह सब मेरे लिए है, आपके लिए सफल डिवाइस!

तात्कालिक साधनों से STM32 पर एक संगीत खिलौना

घटक चयन

डिवाइस आरेख

टांकने की क्रिया

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