23_06.pdf

Projekty AVT

P ozytywka – ISDofon

ozytywka – ISDofon

Do czego to służy?

Układy elektroniczne służące genero−

waniu dźwięków, a w szczególności wy−

grywaniu zaprogramowanych melodii za−

wsze cieszyły się zainteresowaniem Czy−

telników pism przeznaczonych dla hob−

bystów elektroników. Niestety, ten temat

był bardzo źle traktowany w EdW i to by−

najmniej nie z winy konstruktorów AVT.

Wiele firm produkujących układy scalone

wytwarza także układy pozytywek, mniej

lub bardziej skomplikowanych i mających

zaprogramowane różne melodie. Układy

takie były wielokrotnie publikowane

w „starszej siostrze” EdW – Elektronice

Praktycznej. Ostatnio jednak coś „źle się

dzieje w państwie duńskim”: kostki mo−

gące posłużyć budowie pozytywek i in−

nych układów generujących zaprogramo−

wane dźwięki stały się coraz droższe i co−

raz trudniej osiągalne. Autor już wielokrot−

nie wertował katalogi, a następnie zgłaszał

postulaty zakupu kostek pozytywek do

Działu Zaopatrzenia AVT, ale albo potrzeb−

nych układów nie można było kupić, albo

hurtownicy żądali za nie astronomicznych

sum. Z drugiej strony nie można przecież

dopuścić, by Czytelnicy EdW nie mieli do

dyspozycji ani jednego przyzwoitego ukła−

du pozytywki. Tak więc autor postanowił

chwycić przysłowiowego byka za rogi,

a efektem tego nagłego przypływu energii

jest opisany poniżej układ.

Cóż z tego, że układy pozytywek są

trudno osiągalne: zrobimy sobie pozytyw−

kę sami i to o możliwościach znacznie

przekraczających możliwości układów

fabrycznych. W tabeli 1 zawarte są pod−

stawowe cechy proponowanego układu,

pracującego w podstawowej, najłatwiej−

szej do wykonania wersji.

Przez cały czas mówiliśmy o propono−

wanym urządzeniu jako o pozytywce. Mo−

że ono jednak znaleźć ogromną liczbę in−

nych zastosowań, o których wspomnimy

w dalszej części artykułu. Już teraz warto

jednak zaznaczyć, że układ może być bez

żadnych uzupełnień stosowany jako pod−

ręczny „notes”, w którym możemy zapisy−

wać np. informacje o planowanych zaku−

pach czy też innych czynnościach, które

mamy wnajbliższym czasie wykonać. Moż−

liwość odtwarzania zapisanych efektów

w pętli otwiera nowe możliwości przed

konstruktorami zegarów elektronicznych

i majsterkowiczami, którzy pragną udosko−

nalić zegary mechaniczne. Fajny byłby taki

zegar ze wskazówkami analogowymi (lub

pseudoanalogowymi), który mógłby wybi−

jać godziny i wygrywać melodie, prawda?

2045

No dobrze, będzie iopis takiego zegara, naj−

prawdopodobniej już niedługo....

mikroprocesory „maszyn gadających”.

Autor znalazł się teraz w kłopotliwej sytua−

cji: należy przecież przekazać Czytelnikom

opis zastosowanej kostki, tak aby wiedzie−

li wszystko o jej możliwościach. Tak, ale

pełny opis układów ISD25xxx zajął w wy−

dawanym przez AVT biuletynie USKA, ba−

gatela, ponad 28 stron! Dlatego też ogra−

niczymy się do opisu skrótowego, wystar−

czającego do zrozumienia zasady działania

naszej pozytywki. Natomiast wszystkich

mających ochotę na przeprowadzenie z tą

kostką interesujących eksperymentów od−

syłamy do lektury wspomnianego biulety−

nu. Są to numery: USKA11/93 i USKA RTV

i AV 3/94, które każdy może zamówić

w Dziale Handlowym AVT.

Układy serii ISD25xxx produkowane

przez firmę Information Storage Devices

Jak to działa?

Schemat elektryczny proponowanego

układu pokazany został na rrysunku 1. Już

na pierwszy rzut oka widać, że sercem

urządzenia jest kostka ISD25xxx. Jest to

układ jakby trochę znajomy Czytelnikom

EdW, spotkaliśmy się już z jego „starszym

bratem” – układem ISD14xxx (np. w opi−

sie magnetofonu – papugi). Stąd też na−

zwa samego urządzenia „Iesdofon” od

pierwszych liter skrótu ISD (czyt. IeSeDe).

ISD25xxx jest układem o ogromnych

możliwościach, pozwalających na konstru−

owanie zarówno prostych magnetofoni−

ków (tak, jak w naszym przypadku) jak

i skomplikowanych, sterowanych przez

Tabela 1

1. Możliwość zapisania w pamięci układu praktycznie nieograniczonej liczby efek−

tów dźwiękowych. Jedynym ograniczeniem jest ich łączny czas trwania, który

w zależności od wersji zastosowanego układu wynosi od 45 do 120 sekund.

2. Możliwość kolejnego odtwarzania zapisanych melodii lub innych efektów akus−

tycznych. W wersji najprostszej układ pracuje w pętli, czyli po odtworzeniu

ostatniego efektu dźwiękowego odtwarzany jest pierwszy.

3. Do nagrywania melodii możemy wykorzystać następujące źródła:

a. wbudowany w urządzenie mikrofon elektretowy,

b. zewnętrzne źródła sygnału, którymi może być magnetofon, odtwarzacz kom−

paktowy lub inny układ audio,

c. najlepszym źródłem nagrania są bez wątpienia pliki typu *.wav, które możemy

tworzyć sami lub wykorzystywać gotowe. O tej możliwości szerzej wspomni−

my w dalszej części artykułu.

4. Zapisana w pamięci układu informacja może być tam przechowywana dowolnie

długo, nawet po wyłączeniu zasilania. Umożliwia to przygotowanie kilku kostek

z różnymi efektami i ich wymianę stosownie do aktualnych potrzeb.

5. Wbudowany w urządzenie wzmacniacz m. cz. zapewnia dostateczną silę głosu.

Nic jednak nie stoi na przeszkodzie, aby nasz układ dołączyć do wzmacniacza

o większej mocy.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/97

Projekty AVT

Rys. 1. Schemat ideowy

są jednoukładowymi rejestratorami – od−

twarzaczami komunikatów dźwiękowych

o łącznym czasie trwania 45, 60, 75, 90

lub 120 sekund. Układy wykonane są

w technologii CMOS i zawierają oscylator,

przedwzmacniacz mikrofonowy (z możli−

wością odłączenia), układ automatycznej

regulacji wzmocnienia ARW, filtr antylia−

zingowy, filtr wygładzający i wzmacniacz

głośnikowy niewielkiej mocy. Nagrania są

rejestrowane i przechowywane w analo−

gowej pamięci nieulotnej. Dzięki zastoso−

waniu takiego rodzaju pamięci, wykorzys−

tującej opracowaną przez firmę ISD tech−

nologię DAST (Direct Analog Storage

Technology) informacje zapisywane są

w oryginalnej postaci analogowej, bez ko−

nieczności przetwarzania sygnału analo−

gowego na cyfrowy, zapisywania go i po−

nownego przetwarzania w celu odczyta−

nia w postaci analogowej. Pozwoliło to na

zapisywanie relatywnie długich komuni−

katów o zadowalającej jakości.

Wszystkie układy z tej serii posiadają

identyczne wyprowadzenia i są ze sobą

całkowicie kompatybilne. Mogą być stoso−

wane zamiennie w każdej aplikacji bez ko−

nieczności jakichkolwiek przeróbek. Po−

nieważ układy nie różnią się także ceną

(niestety dość wysoką) wybór rodzaju kos−

tki wydaje się być bardzo prosty: wybiera−

my ISD25120, która umożliwia rejestro−

wanie najdłuższych komunikatów. Nieste−

ty, obowiązuje tu zasada „coś za coś”

i wydłużenie czasu rejestracji efektów au−

dio okupione jest pogorszeniem ich jakoś−

ci. Powód tego jest prosty: w miarę zwięk−

szania czasu zapisu zmniejsza się częstot−

liwość próbkowania, co znacząco wpływa

na pasmo przenoszenia układu. W tabeli 2

przedstawiono zależności pomiędzy łącz−

nym czasem trwania zarejestrowanych

komunikatów, a częstotliwością próbko−

wania i przenoszonym pasmem.

Jak widać, różnice w szerokości prze−

noszonego pasma sygnału są bardzo

znaczne i jeżeli zależy nam na dobrej ja−

kości dźwięku, to wybierzemy raczej kos−

tkę o krótszym czasie rejestracji.

Jak już wspomniano, informacja prze−

chowywana jest w pamięci nieulotnej,

a zatem zasilanie układu może zostać wy−

łączone na dowolnie długi okres czasu

bez obawy o utratę danych. Producent

gwarantuje maksymalny czas przecho−

wywania zapisanych efektów dźwięko−

wych wynoszący 100 lat. I tu nasuwa się

drobna uwaga: ciekawe, czy ktoś to kie−

dyś sprawdzi i powie nam, czy producent

przypadkiem się nie przechwalał? Autor

z całym przekonaniem twierdzi, że w kos−

tce ISD można przechowywać informa−

cje przez 247 lat i niech mu ktoś doświad−

czalnie udowodni, że kłamie! Po tej małej

dygresji wracajmy do naszego układu.

Nie będziemy tu omawiać wszystkich

wyprowadzeń układu i pełnionych przez

nie funkcji. Pominiemy także liczne tryby

pracy możliwe do wykorzystania w bar−

dziej zaawansowanych projektach. Opi−

szemy tylko to, co jest nam koniecznie

potrzebne do zrozumienia zasady działa−

nia naszej pozytywki. Natomiast Czytelni−

kom, którzy chcieliby zobaczyć, jakie

„cudeńka” można zrealizować na ISD au−

tor poleca zapoznanie się z układem

„mówiącego zegara”, autorstwa mistrza

techniki mikroprocesorowej, red. Suro−

wińskiego, opublikowanym w numerach

3 i 4/97 Elektroniki Praktycznej.

W naszej pozytywce – magnetofoniku

kostka ISD pracuje w najprostszym z wie−

lu możliwych trybów jej pracy: w tzw. try−

bie z przyciskami ( Push Button Mode),

dalej zwanym w skrócie PBM. Układ ISD

posiada 10 wejść adresowych służących

także do wyboru trybu pracy. Tryb PBM

uzyskujemy przez podanie stanu wyso−

kiego na trzy wejścia adresowe: A9, A8

i A6 przy pozostawieniu pozostałych

wejść w stanie niskim. W praktycznym

układzie uzyskujemy to przez ustawienie

trzech odpowiednich segmentów SW1

w pozycji OFF, tak jak pokazano na sche−

Tabela 2

Typ ukłładu Maksymallny czas Częsttottlliiwość Górrna częsttottlliiwość

prróbkowaniia pasma prrzenoszeniia

ISD2545 45 sek.

10,6 kHz

4,5 kHz

ISD2560 60 sek.

8,0 kHz

3,4kHz

ISD2575 75 sek.

6,4 kHz

2,7kHz

ISD2590 90 sek.

5,33 kHz

2,3 kHz

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/97

Projekty AVT

macie. W tym trybie pracy używane są

dwa wejścia i jedno wyjście ISD. Omów−

my teraz pełnione przez nie funkcje.

1.Wejście CE\ (pin 23) zmienia funkcję

pełnioną w innych trybach pracy i staje

się wejściem START/PAUSE, służącym

do uruchamiania i zatrzymywania pra−

cy układu. Jeżeli w danym momencie

układ jest w stanie nieaktywnym, to

podanie na to wejście impulsu o nis−

kim poziomie rozpocznie nagrywanie

lub odtwarzanie komunikatu, stosow−

nie do stanu panującego na wejściu

P/R. Kolejny impuls na wejściu

START/PAUSE spowoduje zatrzymanie

pracy układu i jego przejście do stanu

„uśpienia”, w którym pobiera on zni−

komo mały prąd. Adres pamięci, pod

którym zakończono odtwarzanie lub

nagrywania zostaje jednak zapamięta−

ny, tak że nagrywanie lub odtwarzanie

następnego efektu dźwiękowego roz−

pocznie się od tego samego miejsca

pamięci w jakim zostało przerwane.

Jeżeli zatrzymaliśmy pracę układu pod−

czas nagrywania, to w odpowiednim

miejscu pamięci zostanie wstawiony

znacznik EOM (End Of Massage – ko−

niec komunikatu). Kolejny impuls na

wejściu START/PAUSE spowoduje

uruchomienie pracy układu, następny

znowu jej zatrzymania i tak dalej aż do

dojścia do końca pamięci lub podania

stanu wysokiego na wejście PD.

2.Wejście PD (Power Down, pin 24) także

pełni inną funkcje niż w większości sto−

sowanych trybów pracy układu ISD. Sta−

ło się ono wejściem STOP/RESET. Po−

danie na nie impulsu o wysokim pozio−

mie spowoduje natychmiastowe prze−

rwanie odtwarzania lub nagrywania (je−

żeli układ był w tym momencie ak−

tywny) i ustawienie stanu licz−

ników pamięci na zero. Je−

żeli w momencie naciśnięcia

przycisku STOP/RESET układ

był w trakcie nagrywania, to do

pamięci zostanie wpisany znacz−

nik końca komunikatu (EOM).

3.Jedynym wejściem, które pełni

swoją podstawową funkcję jest

wejście P/R\ PLAY/RECORD (od−

twarzanie/nagrywanie). Funkcja przez nie

pełniona jest oczywista: jest to przełącznik

rodzaju pracy naszego magnetofoniku.

Podanie na to wejście stanu niskiego po−

woduje włączenie nagrywania, wysokie−

go – odtwarzania.

4.Wyjście EOM (End Of Message) także

zmieniło swoje podstawowe przezna−

czenie. Wtrybie pracy PBM służy ono do

sygnalizowania stanu aktywnego układu.

Podczas zapisywania lub odtwarzania

powstaje na nim stan wysoki, a obciążal−

ność prądowa tego wyjścia pozwala na

zasilanie z niego diody LED, co znacznie

ułatwia nagrywanie kolejnych melodii,

czy innych efektów dźwiękowych.

Wiemy już, jak działa układ ISD w na−

szej pozytywce. Omówmy teraz działanie

pozostałych elementów. Rozpoczniemy

od grupy rezystorów R1 R10 i dips−

witch’a SW1. Elementy te zostały zasto−

sowane w celu zwiększenia uniwersal−

ności konstrukcji pozytywki – magnetofo−

niku. Jeżeli nasz układ będzie pracował

wyłącznie w trybie PBM, to możemy

z tych elementów zrezygnować, dołącza−

jąc wejścia A6, A8 i A9 do plusa zasilania,

a pozostałe wejścia adresowe do masy.

Utrudni to jednak jakiekolwiek ekspery−

menty z układem ISD. Rola przy−

cisków S1 i S3 oraz przełącznika

S2 została już omówiona: S1 cyk−

licznie włącza i wyłącza nasz mag−

netofonik, S2 jest przełącznikiem

wyboru rodzaju pracy (nagrywanie

– odtwarzanie), a naciśnięcie przy−

cisku S3 powoduje przerwanie

czynności wykonywanych przez

układ i wyzerowanie liczników pa−

mięci. Jumper JP1 umożliwia wy−

bór źródła sygnału do nagrywania:

w pozycji takiej jak na schemacie

wykorzystujemy mikrofon elektre−

towy M1. W przeciwnej pozycji

możemy jako źródło sygnału wy−

korzystywać urządzenie zewnętr−

zne, np. magnetofon lub kartę

dźwiękową komputera, z której

sygnał doprowadzamy do wejścia IN1.

Tranzystor T1 nie pełni jeszcze żadnej

funkcji, ale przy rozbudowywaniu kon−

strukcji umożliwi wyzwalanie układu za

pomocą wysokiego poziomu logicznego

doprowadzonego do

wejścia IN2. Dioda LED D1 została

dołączona do wyjścia EOM, pracującego

w trybie PBM jako wyjście RUN. Sygnali−

zuje ona stan aktywny układu, zarówno

podczas zapisu jak i odczytu.

Fragment układu z wzmacniaczem IC2

jest typowo skonstruowanym wzmacnia−

czem mocy małej częstotliwości. Wpraw−

dzie kostka ISD posiada własny wzmac−

niacz, lecz o bardzo małej mocy, zdecydo−

wanie nie wystarczającej w większości

zastosowań. Potencjometrem P1 może−

my regulować silę głosu, dostosowując

ją do aktualnych potrzeb.

Warto jeszcze wspomnieć o dość dzi−

wacznie umieszczonych jumperach JP2

i JP3. Jeżeli nasz układ będzie pracował

wyłącznie w trybie PBM, to jumperJP3

możemy zastąpić zworą, a JP2 pozosta−

wić na stałe otwarty. Jeżeli jednak bę−

dziemy prowadzić jakiekolwiek ekspery−

menty, to jumpery te umożliwią odłącze−

nie wyjścia EOM od diody D1 i podawa−

nie stałego poziomu niskiego na wejście

CE\, a także korzystanie z wyjścia EOM.

Wykaz ellementtów

Rezysttorry

P1: 100KB obrotowy

R1...R10, R15, R18, R21, R22: 10k

Ω

R13, R14, R16: 1k

Montaż i uruchomienie

Na rrysunku 2 przedstawiono mozaikę

ścieżek płytki drukowanej i rozmieszcze−

nie na niej elementów. Płytka została za−

projektowana na laminacie jednostron−

nym, co spowodowało smutną koniecz−

Ω

R20: 470k

Ω

Kondensattorry

C1, C2, C5, C6, C11: 470nF

C3: 470µF/10V

C4: 100nF

C7: 47nF

C9, C8: 10nF

C10: 100µF/10V

C12: 4,7µF/10V

C13: 220µF/10V

Półłprrzewodniikii

D1: LED o dowolnym kolorze

IC1: ISD2560...25120 (zalecana 2590) nie

wchodzi w skład kitu – do wyboru przez

użytkownika

IC2: LM386

T1: BC548 lub odpowiednik

Pozosttałłe

IN1, IN2, JP2, JP3 2x goldpin

JP1 3x goldpin

3 jumpery

LS1 głośnik

o średnicy min. 8 cm

M1: mikrofon elektretowy

SW1: SW−DIP10 (SW−DIP8+SW−DIP2)

S1, S3: przyciski typu RESET

S2: przełącznik dwupozycjowy

Rys. 2. Schemat montażowy

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/97

R11: 10

Ω

R12: 220k

R19: 3,3k

R17: 2,2k

R23: 560

Projekty AVT

ność zastosowania dwóch zworek. Od

tych właśnie nieszczęsnych zwór, ozna−

czonych na płytce symbolem ZW roz−

poczniemy montaż układu. Pod kosztow−

ny układ ISD koniecznie musimy zastoso−

wać podstawkę, także z innego powodu:

wewnątrz podstawki umieszczone są

dwa elementy i zwora!

Zmontowany starannie i ze sprawdzo−

nych elementów układ nie wymaga ja−

kichkolwiek czynności uruchomienio−

wych ani regulacyjnych i działa natych−

miast po dołączeniu zasilania. Pozytywka

powinna być zasilana napięciem stabilizo−

wanym 5 6VDC. Mały pobór prądu przez

układ (w stanie spoczynkowym ok.3 mA)

pozwala myśleć o zastosowaniu zasilania

bateryjnego, np. z 4 baterii R6.

Warto jeszcze powiedzieć parę słów

na temat sposobów nagrywania melodii

czy też innych efektów akustycznych. Ko−

rzystanie z wbudowanego w urządzenie

mikrofonu jest oczywiście najgorszym

wyjściem, ale umożliwia ono nagrywanie

efektów specjalnych osobom nie posia−

dającym komputera z kartą dźwiękową.

Podczas nagrywania powinniśmy zaopat−

rzyć się w stoper lub zegarek z sekundni−

kiem. Najpierw starannie przygotowuje−

my efekt, który mamy zamiar nagrać

i z grubsza oceniamy czas jego trwania.

Kiedy już wszystko mamy przygotowane

naciskamy przycisk S1 oraz włączamy

stoper. Po nagraniu pierwszego

„kawałka” notujemy czas jego trwania

i w identyczny sposób nagrywamy na−

stępne, uważając, aby nie przekroczyć

łącznego czasu nagrania właściwego dla

zastosowanej kostki ISD. Po nagraniu

wszystkich efektów dźwiękowych prze−

stawiamy przełącznik S2 w pozycję PLAY

i sprawdzamy wykonane nagrania. Jeżeli

wszystko jest OK, to możemy przystąpić

do normalnej eksploatacji urządzenia.

Zbiigniiew Raabe

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: