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2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-13 06:58
Sintetizador de música
Este sintetizador de música é bastante simples: basta soprar, cantar, ou mesmo tocar música na frente do microfone, e o som será modulado e enviado pelo alto-falante. Seu espectro também aparecerá no display LCD. O Music Synthesizer existe em duas versões: você pode optar por implementá-lo em um PCB ou, se não puder, um simples breadboard fará.
Etapa 1: Material necessário e recomendações
Para implementar este sistema, você precisará do seguinte:
- uma placa DE0-Nano-SoC
- um display LCD LT24 da Terasic
- um microfone de eletreto
- um alto-falante básico de dois fios (aterramento e alimentação)
- um fio Ethernet
- um PCB ou uma placa de ensaio
- um ferro de solda e um gravador de PCB, se você decidir implementar o sintetizador em um PCB
- uma bateria e seu conector USB (opcional)
- uma unidade amplificadora de potência LM386
- um conversor digital / analógico MCP4821
- um conversor de tensão com capacitor comutado LT1054
- um Reulador Ajustável LM317
- 7 OPAs TL081 (DIP-8)
- um TL082 OPA (DIP-8)
- um transistor 2N5432
- um diodo 1N4148
- 17 capacitores polarizados de 10 µF
- um capacitor de 1µF
- 5 capacitores 100nF
- um capacitor 680nF
- um capacitor de 100 µF
- um capacitor de 2,2 µF
- um capacitor polarizado 1000 + µF (4400 por exemplo)
- um capacitor polarizado de 220 µF
- um capacitor de 0,05 µF
- 4 resistores de 100 Ohms
- 1 resistor 2.2kOhms
- 1 resistor de 10kOhms
- 1 resistor de 470 ohms
- 1 resitor 1,8 kOhms
- 1 resistor de 1 MOhm
- 1 resistor de 150 Ohm
- 4 resistor de 1500 Ohm
Lembre-se de que você pode precisar de mais componentes do que o esperado.
Também é altamente recomendável possuir conhecimentos básicos em eletrônica e design de SoC antes de iniciar este projeto
Etapa 2: Conselho de Aquisição
Agora que você tem tudo de que precisa, vamos começar fazendo a placa de aquisição. O microfone coleta sons próximos, então o sinal é filtrado por um filtro passa-baixa para amostrá-lo (e assim respeitar o teorema de Shannon) antes de ser amplificado e finalmente gravado pelo DE0.
Se você está familiarizado com o Altium Design Software e tem acesso a um gravador de PCB, basta reproduzir o esquema mostrado na imagem acima e colocar os componentes como fizemos na segunda foto. Caso contrário, você pode simplesmente recriar este circuito em uma placa de ensaio.
Em ambos os casos, os valores dos resistores, obviamente dados em Ohms, e os valores dos condensadores, dados em Farads, são os seguintes:
- R4: 2,2k
- R5: 10k
- R6 e R7: 100
- R3: 470
- R1 e R2: 18 (esses resistores são usados para ajustar a tensão de saída que deve ser 2 V, portanto, esses valores podem ser ligeiramente diferentes para você)
- R8: 1,8 k
- R9: 1M
- R10: 150
- R11, R12, R14 e R15: 1,5k
- Dec1: 2,2µ
- Dec2: 100µ
- 3 de dezembro: 100 n
- Dec4: 1µ
- Dez5, Dez6, Dez7, Dez8, Dez9, Dez10, Dez11, Dez12, Dez13, Dez14: 1µ
- Dec15: + 1000µ (4400 por exemplo)
- C1: 10µ
- C2: 1µ
- C3 e C4: 100n
- C5: 1µ
Terminamos com a placa de aquisição!
Etapa 3: Placa de Saída de Áudio
Poder gravar sons é ótimo, mas conseguir reproduzi-los é ainda melhor! Assim, você precisará de uma placa de saída de áudio, composta simplesmente por um conversor digital / analógico, um filtro de suavização, um amplificador de potência e um alto-falante.
Claro, você ainda pode reproduzir o circuito em um PCB (e colocar os componentes como mostrado na segunda imagem) ou em uma placa de ensaio. Em ambos os casos, aqui estão os valores para os capacitores e os resistores:
- R1 e R2: 100
- R3 e R4: fios
- R5: 10
- C1: 1µ
- C2, C3, C5, C6, C7, C9: 100µ (polarizado)
- C4 e C8: 100n
- C10: 0,05µ
- C11: 250µ
Terminamos a saída de áudio, então vamos passar para o software!
Etapa 4: Projeto Quartus
Para manter as coisas simples, decidimos começar pelo projeto "my first-hps-fpga" fornecido no CD-ROM incluído com o DE0-Nano-SoC. Tudo que você precisa fazer é abrir este projeto e lançar "Platform Designer" ou "Qsys" da barra de ferramentas e reproduzir o projeto acima. Em seguida, gere o design e compile com Qsys (consulte as demonstrações para obter mais detalhes).
Etapa 5: Divirta-se
Agora que os arquivos HDL foram gerados, você só precisa iniciar o projeto Quartus. Para isso, conecte o cabo USB ao conector USB (JTAG) do DE0-Nano-Soc. Em seguida, selecione Ferramentas> Programação no Quartus. Clique em Detecção automática e selecione a segunda opção. Em seguida, clique no dispositivo FPGA (o segundo), depois em "Alterar arquivo" e selecione o arquivo.sof gerado anteriormente. Finalmente, clique em "Programar / Configurar" quadro de verificação e clique no botão "Iniciar" para iniciar o arquivo.
Finalmente, carregue o seguinte código C na memória DE0. Para isso, instale o Putty em um PC (Linux), conecte a placa a ele através de uma conexão Ethernet e conecte o cabo USB no conector USB (UART) do DE0. Inicie e configure o Putty com uma taxa de transmissão de 115200, sem paridade, parada de um bit e sem configurações de controle de fluxo. Depois, force um endereço IPv4 fixo para a porta Ethernet do seu PC, digite "root" no shell do Putty, depois "ifconfig eth0 192.168. XXX. XXX" e "senha" seguida por uma senha. Abra um shell em seu PC, vá para o repositório do projeto e digite "scp myfirsthpsfpga [email protected]. XXX. XXX: ~ /". Eventualmente, no shell do Putty, digite "./myfirsthpsfpga". Aproveitar !