Музыкальный звонок на микроконтроллере
Окончательный вариант звонка был создан в несколько этапов, причем изначально я не намеревался всерьез делать данное устройство, просто иногда возникали мысли типа: а неплохо было бы разработать свой вариант проигрывателя музыкальных файлов с использованием карты памяти…
Все началось с изучения основных команд для работы с картой памяти MMC, это команды сброса, инициализации, чтения и т.д., причем все эти команды поддерживаются и SD картами. Для практической тренировки я решил собрать устройство для вывода картинок с карты памяти на дисплей Nokia 1110i.
В качестве микроконтроллера был выбран PIC16F628A. Сначала я работал без файловой системы FAT, то есть записывал байты картинок в определенную область карты памяти, а точнее в область данных файловой системы. Картинка имела фиксированный адрес, по которому микроконтроллер считывал ее.
Кстати записать данные на карту памяти по любому адресу можно с помощью программы WinHex.
Далее я начал изучать файловую систему FAT16, и написал новый код для микроконтроллера.
Теперь можно было просто записать бинарный файл с картинками на карту памяти при помощи компьютера, а микроконтроллер находил этот файл по имени и расширению, используя возможности файловой системы.
Прошло некоторое время, и я решился уже сделать проигрыватель музыкальных файлов. На этот раз взял микроконтроллер помощнее PIC16F876A, у которого достаточно много ОЗУ и большая память программ, а также присутствуют множество периферийных модулей.
К микроконтроллеру для удобства подключил дисплей от Nokia, для вывода имен файлов имеющихся на карте памяти, а также отображения различных ошибок. Музыкальными файлами являлись самые простые WAV файлы, которые использовались в других подобных устройствах найденных в сети. Итак, я написал новый код и прилепил к нему предыдущие наработки по работе с файловой системой.
В качестве цифро-аналогового преобразователя для вывода звука в первое время использовал R-2R матрицу, составленную из резисторов, так как количество линий микроконтроллера позволяло использование такой матрицы. В дальнейшем под это дело начал использовать ШИМ модуль. Первоначально на дисплей выводились короткие имена файлов в формате 8.
3, немалыми усилиями был расшифрован алгоритм записи длинных имен в системе FAT, после чего я подправил код микроконтроллера и теперь можно было лицезреть полные имена файлов на дисплее.
По прошествии еще некоторого количества времени, у меня появилась мысль: а не получится ли запихнуть этот код, убрав все лишнее в тот самый PIC16F628A? Естественно от дисплея пришлось отказаться, и вместе с ним сократился объем кода, путем выпиливания больших таблиц знакогенератора. И наконец, мне удалось перенести устройство на другой микроконтроллер.
В предлагаемом звонке для хранения мелодий используются карты памяти SD или MMC, отформатированные под файловую систему FAT16 (c 2018 года есть версия с поддержкой файловой системы FAT32 и карт памяти SDHC, подробней в конце статьи). В качестве мелодий используются звуковые файлы формата WAV.
Устройство может воспроизводить большое количество мелодий, а также его можно использовать в качестве простого проигрывателя WAV файлов. Устройство собрано на широко распространенном микроконтроллере PIC16F628A, и имеет два режима работы, которые устанавливаются с помощью переключателя SA1.
Верхнему положению переключателя соответствует режим “Проигрыватель”, а нижнему режим “Звонок”. Микроконтроллер проверяет состояние переключателя только один раз, после подачи питания.
Для смены режима необходимо отключить питание, установить переключатель в требуемое положение, и снова подать питание на устройство.
На транзисторе VT1 собран управляемый стабилизатор напряжения на 3,3В, для питания карты памяти. Управление стабилизатором осуществляется по линии порта RA3, при низком логическом уровне на этой линии транзистор VT1 закрыт, напряжение на его эммитере равно нулю. При высоком логическом уровне на линии, транзистор открывается, тем самым подавая питание на карту памяти. Напряжение на базе транзистора стабилизируется стабилитроном VD1.
В режиме “Звонок” после подачи питания, микроконтроллер производит настройку внутренних регистров, после чего переходит в спящий режим.
При нажатии кнопки SB1 (“Звонок/Воспроизведение”), микроконтроллер “просыпается”, о чем свидетельствует включение светодиода HL1, включает питание карты памяти, сбрасывает и инициализирует ее, далее ищет на ней звуковой файл. Поиск мелодий осуществляется по расширению WAV.
Найдя нужный файл, микроконтроллер воспроизводит его, отключает питание карты памяти, после чего снова “засыпает”, а светодиод HL1 гаснет. При следующем нажатии на кнопку SB1 все повторится, но будет воспроизведен следующий звуковой файл.
На карту памяти можно записать до 512-ти мелодий, это максимальное количество записей в корневом каталоге для файловой системы FAT16. После воспроизведения всех мелодий, начнется их повторное проигрывание. Кнопки SB2, SB3, SB4 в этом режиме не задействованы.
В режиме “Проигрыватель” после подачи питания микроконтроллер также выполняет настройку внутренних регистров, включает питание карты памяти, производит процедуру ее сброса и инициализации, в случае успешного выполнения процедуры вспыхивает светодиод HL1.
Далее выполняется поиск WAV файла, как только файл будет найден, микроконтроллер перейдет к опросу состояния кнопок.
При нажатии кнопки SB1 начнется непрерывное воспроизведение всех звуковых файлов имеющихся на карте памяти.
Кнопкой SB2 (“Стоп”) можно остановить проигрывание на текущей мелодии, кнопками SB3 (“Следующий”) и SB4 (“Предыдущий”) переключаются между мелодиями, переключение возможно при проигрывании, а также после остановки.
При неудачной процедуре сброса и инициализации карты памяти, микроконтроллер предпримет еще одну попытку, и если она также будет неудачной, прозвучат два коротких сигнала низкого тона, после чего микроконтроллер уйдет в круговой цикл, и перестанет отвечать на команды.
В этом случае необходимо проверить надежность соединения с картой памяти, или попробовать заменить ее. В режиме “Звонок”, при ошибке сброса и инициализации, также прозвучат два коротких сигнала низкого тона, после чего, как и прежде микроконтроллер отключит питание карты и перейдет в спящий режим.
Если карта памяти перестанет отвечать на команды или просто “зависнет”, то в режиме “Проигрыватель”, микроконтроллер отключит и включит питание карты, затем заново сбросит и проинициализирует ее. В режиме “Звонок”, после “зависания” карты, микроконтроллер просто отключает питание карты и “засыпает”.
При отсутствии WAV файлов на карте памяти, прозвучат три коротких сигнала низкого тона, после чего “Проигрыватель” перейдет к опросу кнопок, при нажатии которых будет звучать тот же предупреждающий сигнал, а в режиме “Звонок”, после сигнала об отсутствии файлов, микроконтроллер отключит питание карты памяти и “заснет”.
Если параметры WAV файла не будут соответствовать требуемым значениям, например, неверная частота дискретизации, разрядность и т.д., прозвучит сигнал низкого тона длительностью в одну секунду, и в обоих режимах произойдет переход к следующей мелодии.
Для согласования логических уровней микроконтроллера и карты памяти, установлены делители напряжения на резисторах R6-R11.
Звук выводится с помощью востренного в микроконтроллер модуля ШИМ, частота которого в данном устройстве равна 78,12кГц. Звуковой сигнал сглаживается фильтром R14C9, далее поступает на усилитель мощности, построенный на микросхеме DA1 TDA2003. Переменным резистором R18 регулируют громкость звука. Элементы R15, C11 необходимо установить при самовозбуждении усилителя.
Устройство поддерживает звуковые файлы формата WAV (PCM, 16кГц, 8 бит, моно, несжатый), файлы с другими параметрами проигрываться не будут, поэтому, если необходимо, выбранные звуковые файлы преобразуют с помощью программ-конвертеров. При записи на карту памяти, WAV файлы могут иметь любые имена.
Файловая система FAT16 не поддерживает носители информации имеющие объем больше 2 Гб, поэтому это максимальный объем для карты памяти, которую можно использовать в устройстве.
Были протестированы 4 карты формата microSD, разных фирм и объемов, это Kingston 1GB, Kingmax 512MB, Silicon Power 2GB, Transcend 1GB.
MMC карты также должны работать, я не смог это проверить, из-за отсутствия такой карты.
В устройстве применены постоянные резисторы МЛТ. Переключатель SA1 – ПД 9-2. Кнопки SB1-SB4 тактовые TS-A3PS-130. Стабилитрон КС139А можно заменить на импортный, с напряжением стабилизации 3,9В.
Динамическую головку BA1 можно использовать любую, мощностью 2 — 4 Вт с сопротивлением катушки 4 или 8 Ом. Вместо транзистора КТ503В можно установить КТ3102АМ.
Микросхема TDA2003 заменима на TDA2002, TDA2008, К174УН14, ее необходимо установить на теплоотвод площадью не менее 60 см2.
Все детали размещены на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита. На печатной плате предусмотрены отверстия для подключения внешней кнопки “Звонок”, которая дублирует кнопку SB1. Разъем для карты памяти самодельный.
В качестве источника питания можно использовать нестабилизированный сетевой блок питания с выходным напряжением 9–12В и током не менее 0,5А. Программа для микроконтроллера написана на ассемблере в среде MPLAB.
Я заметил, что у некоторых людей возникают проблемы при повторении устройства, а именно звучит сигнал низкого тона длительностью в одну секунду, указывая на неправильные параметры WAV файла. Поэтому скажу немного о структуре WAV файла.
У каждого WAV файла в заголовке есть идентификатор в виде слова WAVE, а также идентификатор в виде слова data, а также есть такие параметры как: частота дискретизации, разрядность, параметр — сжатый/несжатый, параметр — моно/стерео. У файла должны быть правильные параметры указанные выше в статье.
Если параметры не будут совпадать или микроконтроллер не найдет идентификаторы WAVE и data, появится сигнал об ошибке. Некоторые программы – конвертеры, возможно, записывают неправильные параметры. Поэтому если появляется ошибка, надо попробовать другую программу, я например, использовал Sound Forge.
Также ниже можно скачать тестовые музыкальные файлы.
Источник: http://radiolaba.ru/microcotrollers/muzyikalnyiy-zvonok-na-mikrokontrollere.html
Умный музыкальный звонок с секретом (561ИЕ8, УМС8)
Малышев С. Ю. г. Мариуполь
На создание этого звонка меня натолкнула беседа с одним товарищем, когда мы договаривались о встрече. Суть заключалась в том, что звонить в дверь надо было несколько раз. Такая ситуация, думаю знакома многим, например, когда надо ограничить круг посетителей.
Избирательный вызов необходим и в ночное время или когда в квартире кто-то отдыхает, чтобы дозвониться смог только нужный вам человек (знающий код), пришедший по важному делу. Такое устройство пригодится и жителям первых этажей, где детишки развлекаются путем лишних звонков в дверь. Еще мне знакома ситуация в домах с металлической входной дверью в подъезде.
Звонковую кнопку выводят редко, и в ожидании перед ней можно провести достаточно много времени.
Все эти проблемы можно решить при помощи довольно простой схемы музыкального звонка, которая показана на рис. 3.3. Секрет устройства заключается в том, что звуковой сигнал включится только при определенном числе нажатий на кнопку вызова (SB1).
Число необходимых нажатий может быть установлено от 1 до 9, путем соответствующего поворота галетного переключателя SA1. Это значит, что если переключатель SA1 установлен в положение 3 — мелодия зазвучит только после трех нажатий на звонковую кнопку.
При однократном нажатии мелодии не будет и через некоторое время устройство опять вернется в режим ожидания.
Устройство собрано на двух микросхемах 561 серии, обладающих малым потреблением, что позволило осуществлять питание непосредственно от сети по бестрансформаторному варианту. При правильном подключении нуля и фазы выносную кнопку (SB1) можно удалить на достаточно большое расстояние от основной платы.
На элементах DD1.1-DD1.2-C3 собрана интегрирующая цепь для подавления дребезга контактов кнопки SB1 при ее нажатии. Элементы R1-R2-C2 служат для подавления высокочастотных помех, которые могут проникнуть на вход микросхемы по проводам от кнопки и восприниматься схемой как срабатывание SB1.
В исходном состоянии на выводе DD1/3 будет лог. “1”, что запрещает работу счетчика. При нажатии на кнопку на входе элемента DD1.3 появляется лог. “1” (конденсатор С4 быстро зарядится), соответственно на выходе 3 будет нуль. За счет цепи задержки С4-R6 на входе R счетчика будет поддерживаться нуль некоторое время и после отпускания кнопки.
Рис. 3.3. Схема музыкального звонка с секретом
При очередном нажатии кнопки происходит переключение состояний на выходах счетчика DD2 (появление лог. “1”). Как только на выходе DD2, который подключен к переключателю SA1, появится лог.
“1″ — это напряжение через диод VD5 зарядит конденсатор С8, что обеспечивает разрешение работы микросхемы DD3.
Одновременно (через диод VD4) напряжение поступает на вход DD2/13, что запрещает переключение счетчика дальше.
При отсутствии дальнейших импульсов от кнопки вызова конденсатор С4 разрядится примерно через 10… 15 с. При этом на выходе DD1/3 появится лог. “1” и счетчик сбросится, т. е. вернется в исходное состояние.
Цепь из элементов C8-R8 можно не устанавливать, но в этом случае потребуется более точно подобрать элементы C4-R6 для того, чтобы до конца звучал отрывок мелодии (диод VD5 служит для исключения разряда С8 через выход микросхемы DD2).
Сам музыкальный синтезатор уже рассматривался ранее и ничем практически не отличается, за исключением того, что питание его осуществляется через стабилизатор DA1 типа КР1170ЕНЗ напряжением 3 В. Но, как известно, УМС надежней работает при 2…2,5 В. Для понижения питающего напряжения до этого уровня и служит диод VD7.
Еще на что следует обратить особое внимание, это выбор динамической головки. При использовании более мощной, чем это указано на схеме, мощности источника питания может не хватить для нормальной работы устройства.
Вопрос с выбором динамика легко решить путем ввода в схему дополнительного автономного источника (GB1) на 3 В, подключаемого через диод VD9. В качестве него можно взять две последовательно включенные батарейки по 1,5 В (типоразмера 316, АА).
В этом случае динамик подойдет любой.
К деталям особых требований нет, но конденсаторы С1 и С5 лучше использовать с как можно большим рабочим напряжением для повышения надежности всего звонка в целом. Галетный переключатель можно использовать любой, с необходимым числом положений.
Настройка схемы заключается в следующем. Прежде всего, нужно убедиться в правильности монтажа, после чего подключаем питание. Напряжение на конденсаторе С8 должно соответствовать выбранному стабилитрону VD2 — это 9 В, а на конденсаторе С7 — 3 В. Затем удаляем диоды VD4, VD5, включаем схему в сеть и при
нажимании кнопки SB1 проверяем переключение сигналов {лог. “1”) на выходе счетчика DD2. Теперь можно проверить работу микросхемы DD3, для чего кратковременно замыкаем +С8 и +С7 — должна звучать мелодия. При нормальной работе этих узлов возвращаем на место диоды VD4 и VD5. На этом настройку можно считать законченной.
Литература: Радиолюбителям полезные схемы, Книга 5. Шелестов И.П.
Источник: http://www.qrz.ru/schemes/contribute/household/umnyj_muzykal_nyj_zvonok_s_sekretom_561ie8_ums8.html
Схемы музыкальных звонков
Источник: http://el-shema.ru/publ/kontroller/skhemy_muzykalnykh_zvonkov/9-1-0-333
Как собрать беспроводной дверной звонок по принципиальной схеме?
Прикладная наука не стоит на месте. Благодаря этому наша жизнь становится комфортной и безопасной. Так в быту появляются новые приборы и гаджеты, усовершенствуются старые.
Они становятся компактными, универсальными и стремительно избавляются от проводов. Аналогично дело обстоит и с дверными звонками.
Сейчас уже никого не удивишь звонком со множеством мелодий, с хорошим качеством звука или имитирующим голос человека.
А вот беспроводной радиозвонок – это новый продукт на рынке. Тем не менее, с каждым днем его популярность только растет. Связанно это, прежде всего, с тем, что его легко установить и при этом не придется прокладывать провода и сверлить стены. Это важно, когда он установлен на тамбурной двери или на калитке частного дома.
Дверной звонок беспроводного типа.
Так в чем же секрет такого уникального устройства. Как говорят, все гениальное – просто. Достаточно заглянуть под его корпус, чтобы убедиться в этом.
Схемы звонка беспроводного принципа действия
Радиозвонки отличаются друг от друга набором функций, радиусом действия или источником питания. Схожи они в одном – есть приемник и передатчик сигнала. В качестве источника выступает кнопка, а в качестве приемника устройство с музыкальным чипом, антенной и динамиком. Рассмотрим подробнее, в чем принципиально выражается схема беспроводного дверного звонка.
Примерный вид микросхем передатчика.
Как видно на схеме передатчик состоит из генератора высокой частоты, усилителя-преобразователя, трех транзисторов и источника питания. В качестве источника питания используется батарейка на 12 вольт.
Частота передачи сигнала на приемник составляет 433 МГц. Антенны как таковой здесь нет. В качестве нее выступают два контура, которые подключены параллельно. Таким образом, нехитрая микросхема позволяет передавать сигнал на 50 метров и более.
Общий вид микросхем приемника.
Устройство приемника довольно простое. В его основе – один транзистор. От передатчика сигнал поступает на детектор. Он его принимает и направляет на усилитель. Затем сигнал поступает на звуковой чип.
На этом чипе и формируется будущий сигнал, который услышит человек. Также благодаря ему меняют мелодии, выбирают громкость звука и так далее. После того как сигнал попал на чип, он поступает на усилитель звука и далее на динамик.
По такому принципу устроены большинство микросхем передатчика и приемника звонков китайского производства.
Для сравнения рассмотрим схемы китайских проводных дверных звонков. Основное отличие – это наличие антенн и способ передачи сигнала от передатчика к приемнику.
Схема проводного китайского звонка.
Самодельный звонок беспроводного принципа
Рассмотрим одну из самодельных микросхем беспроводного аналога подобного устройства. В основном принципе работы они похожи, но есть некоторые отличия. Основным отличием становится частота, на которой сигнал передается с передатчика на принимающее устройство – 87.9 МГц. Само устройство состоит из следующих основных модулей:
- Схемы управления,
- Звуковогочипа,
- Передатчика,
- Источникапитания.
Рассмотрим каждый элемент схемы более подробно.
Схема самодельного дверного радиозвонка.
Управление устройством осуществляется посредством кнопки S1. По сути, она запускает музыкальный чип и таймер передатчика. Когда она находится в нажатом состоянии на выводы 6 и 13 идет напряжение.
Также здесь присутствует микросхема на резисторе R2 и двух диодах VD1 и VD2. Она лимитирует верхнее значение напряжения на выводах 6 и 13. Это необходимо, так как микросхемы УСМ и К561 отличаются логическим уровнем. Само устройство управления применяется на основе микросхемы D1.
Она играет роль таймера, который включает передатчик на несколько секунд, после того как нажата кнопка S1.
Посредством элементов D1.1 и D1.2 генерируется одиночные положительные импульсы.
Их длительность напрямую связана с постоянной времени в цепи С1-R4 (беря во внимание значения, указанные на схеме, можно сказать, что длительность импульсов порядка двадцати секунд).
Импульс меняет полярность, попадая на инвертор D1.3, и далее идет на ключ VT1. Источник питания бестрансформаторного типа, а установленный конденсатор C5 гасит излишнее напряжения.
Важно! В этой схеме полярные конденсаторы применяются электролитического типа, C11 и С12 – керамические, остальные же — любые. Необходимо, чтобы все конденсаторы имели напряжение не меньше 16V, а для C5 – минимум 300V. Катушки L1 и L2 обматываются тонким проводом: на первую – 6 витков, на вторую – два. Обе они бескаркасные, а внутренний диаметр — семь миллиметров.
Для звукового чипа используется микросхема УМС8-08. Она воспроизводит 8 различных звуков, заложенных в нее. Выбор мелодий осуществляется перелистыванием, посредством S1.
Если же пустить выходные импульсы с микросхемы D2 через транзисторный ключ VT2 на трансформатор T1 с конденсатором C10, а затем на динамик, то звучание сигнала будет мягким и приятным для слуха (исчезнут высокие и резкие звуки).
В качестве антенны используют кусок провода. Будет достаточно длины не более метра. С подобной антенной устройство передает сигнал от передатчика к приемнику на расстояние до ста метров.
Теперь необходимо настроить устройство. Первым делом проверяется источник питания. Далее проверяют правильность работы звукового чипа. Если все работает, то переходят к настройке передатчика. На время проводком замыкается VT1 и эммитер. Сам приемник устанавливается на указанной выше частоте.
С помощью настройки С11 и С12 добиваемся уверенного приема на максимальной дальности. Благодаря резистору R8 устанавливаем модуляцию для лучшего звучания приемника. Затем перемычка убирается и настраивается таймер на D1. Для этого кратковременно нажимают кнопку S1. При этом передающее устройство включается и работает несколько секунд.
Если этот временной промежуток слишком мал или, наоборот, слишком велик, то его изменяют с помощью подбора R4 и C1.
Таким образом, имея минимальные знания и закупив все необходимое в ближайшем магазине радиотоваров, можно сделать надежный звонок своими руками.
Источник: http://MezhDveri.ru/17964-besprovodnoy-zvonok-sheme.html
(нет голосов)
Загрузка...
detector