Projeto EISE4: Aprenda como realizar um dispositivo de modulação de voz: 6 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Neste instrutível, você percorrerá todas as diferentes etapas para realizar um dispositivo que adiciona efeitos sonoros (um atraso e um eco). Este dispositivo consiste principalmente em um microfone, uma placa DE0 Nano SoC, um alto-falante, uma tela e um sensor infravermelho. Dependendo da distância que você está do sensor infravermelho, um efeito será realizado. A tela está aqui para imprimir o FFT.

Usamos uma placa De0 Nano SoC e duas placas de circuito impresso estão conectadas a ela. São circuitos analógicos nos quais soldamos cada componente de que precisamos.

Etapa 1: Arquitetura

Aqui está a arquitetura em que pensamos antes de iniciar o projeto. Primeiro, pegamos o microfone que realiza a aquisição do sinal, que é amplificado com o amplificador de tensão. Em seguida, é conectado ao pino ADC da placa DE0 Nano Soc, que calcula a FFT e a imprime em uma tela. As saídas da placa são então conectadas a um DAC, antes de serem amplificadas e conectadas ao alto-falante.

Neste ponto do projeto não pensamos na utilização de um sensor infravermelho, o qual assimilamos dentro do projeto posteriormente.

Etapa 2: Materiais

Para realizar este projeto, usamos os seguintes componentes:

- Microfone

- Alto-falante

- Placa DE0 Nano Soc

- Conversor Analógico para Digital (integrado à placa DE0 Nano Soc)

- Conversor digital para analógico (MCP4821)

- Amplificador de potência de áudio (LM386N-1)

- Amplificador de tensão com controle de ganho automático

- Regulador de tensão que gera -5V (MAX764)

- Sensor infravermelho (GP2Y0E02A)

- Energia solar que gera 5V (fonte de alimentação)

- Tela (que imprime o FFT)

Etapa 3: primeiro PCB - antes do De0 Nano SoC

Este primeiro circuito analógico contém o microfone (MC1), o amplificador de tensão com controle automático de ganho (a parte do circuito conectada ao amplificador operacional) e o regulador de tensão que gera -5V (MAX764).

Primeiro, o microfone capta o som, depois o som é amplificado com o amplificador de voltagem; a tensão vai de 16mV a 1,2V aproximadamente. O regulador de tensão está aqui apenas para fornecer o amplificador operacional.

A saída de todo o circuito está relacionada ao pino ADC da placa DE0 Nano Soc.

Etapa 4: Segunda PCB - Após a placa De0 Nano SoC

As entradas deste segundo circuito analógico são conectadas a pinos diferentes da placa DE0 Nano Soc, que são os pinos CS, SCK e SDI. Essas entradas são então conectadas ao DAC (MCP4821), que é então conectado ao Amplificador de Potência de Áudio (LM386N-1). Finalmente temos o alto-falante.

Todo este circuito é alimentado com 5V vindo da placa DE0 Nano Soc, e seu aterramento é conectado ao DE0 Nano Soc e ao aterramento da primeira placa de circuito impresso.

Etapa 5: comunicação entre PCB e De0 Nano SoC

O sinal que vem do microfone é conectado ao ADC do cartão. O ADC está conectado ao HPS e temos um NIOS II que é usado para controlar a tela. Para se comunicar, o HPS e o NIOS II estão usando uma memória compartilhada. Temos um código C rodando no HPS que recebe valores do ADC e faz alguns efeitos no som. O resultado é então enviado para o próximo PCB por meio de um fio SPI conectado a um GPIO da placa. Também temos um código C em execução no NIOS II ao mesmo tempo. Este programa existe para controlar a tela e mostrar um espectro de FFT.

Etapa 6: Como fazer efeitos sonoros com sensor infravermelho?

Neste projeto, usamos apenas um efeito de som, que é o atraso de som. Para ativar esse efeito, decidimos usar o sensor infravermelho. O sensor que está conectado ao ADC integrado da placa tem valor entre 60 e 3300. Temos um valor próximo a 3300 quando estamos perto do sensor e temos um valor próximo a 60 quando estamos longe dele. Optamos por ativar o delay apenas se o valor for superior a 1800, caso contrário, o som é enviado diretamente para o SPI.