Ще говорим за устройство, което е много просто за производство (дори за начинаещ любител електроника), но в същото време изключително интересно и полезно - електронна „музикална кутия“. Също така, като пример, ще покажа и говоря за едно от възможните въплъщения и приложения на това устройство - за последния подарък, който направих на моята приятелка въз основа на него.

История на създаването

Всичко започна много отдавна, преди няколко години, когато исках да подаря на едно момиче интересен, оригинален и запомнящ се подарък за рожден ден. И определено със собствените си ръце. Оставаше много малко време преди празника, два дни, през които беше необходимо да се измисли нещо и всъщност да се приложи. Денят мина в размисли - в главата ми се въртяха стотици разнообразие от опции, от всякакви LED “мигащи светлини”-сърца, до различни електромеханични занаяти. Но всичко това не беше същото: или беше твърде просто и изтъркано, или, напротив, доста сложно (и нямаше абсолютно никакво време!). Изведнъж ми хрумна проста, но чудесна, както се оказа, идея: защо да не направя музикална картичка? И не просто, а с „трик“, с оригинална мелодия. Освен това имахме „наша собствена песен“, на която се срещахме и която събуждаше у нас всякакви приятни романтични спомени и преживявания.
Така се ражда първата версия на „музикалната кутия“, така да се каже, прародителят. Много просто, сглобено на бързо решение стенен монтажот PIC12F675, пиезодинамика, фотодиод, двойка резистори, триволтов елемент 2016 и опакован в пощенска картичка, нарисувана във Photoshop. В резултат на това тази пощенска картичка успя да изпише същата мелодия в правоъгълник, когато се отвори (и светлината удари фотодиода). Точно така, непретенциозно и семпло.
Но идеята се оказа изключително успешна, в пъти повече, отколкото очаквах. По-късно направих още няколко такива прости картипо желание на моите приятели, за техните половинки. И във всеки случай такъв подарък предизвика много емоции както сред самите получатели, така и сред техните родители, приятелки и познати :)
Мина доста време, всичко започна да се върти, проектът беше забравен. Но се случи така, че отново се сетих музикална кутия. Този път трябваше да е подарък за 8 март. По това време активно изучавах микроконтролерите на Atmel, по-специално играех с ATtiny45, и реших да подобря музикалния модул за тази цел. Освен това този път имаше много време. От там започна всичко.
Търся различна информацияВ интернет попаднах на уебсайта на г-н Чан, широко известен в тесни кръгове. По-конкретно, един от неговите проекти, миниатюрен синтезатор, точно на любимия ми MK :) Преди време почти завърших четириканален синтезатор на PIC18, но, уви, унищожих работата в сърцето си (за което по-късно съжалявах повече повече от веднъж). И дизайнът на Чан беше напълно самодостатъчен и завършен. Оставаше само да добавим към него " спусък"и давай напред!
Актуализирах малко кода и задействащият механизъм беше готов. Но тогава всичко се оказа малко по-малко розово. Основният проблем с дизайна беше, че звучеше твърде тихо. Колкото и да се опитвах, с директно задвижване на високоговорителя от MK щифтовете се оказа тихо и това е! В резултат на това беше взето решително решение за добавяне на усилвател на мощност. Изборът падна върху LM4900, тогава наличен в Terraelectronics. Отново трябваше да направим още някои промени в кода на г-н Чан, за да може синтезаторът да работи правилно с външен усилвател - направете енергоспестяващ контрол на краката, така че усилвателят да не изяжда батерията, когато е неактивен, и преконфигурирайте PWM за правилно извеждане на сигнала от един щифт. След тези промени прототипът работи перфектно. След това нарисувах първата версия на дъската (която, както се оказа по-късно, имаше грешка:) и сглобих музикалната кутия като човек. След това всичко следва утъпкания път - домашно направена пощенска картичка, инсталиране на модула и дарение.
Разбира се, това устройство беше няколко глави по-високо от предишните - много реалистичният звук на „истинска“ кутия и полифонията се усетиха :) Подаръкът, както в предишни времена, преди много време, предизвика сензация. И аз също събрах около дузина такива модули за приятели.

Сега за самото устройство

Нека започнем с диаграмата, тя е много проста:

Принцип на работа на веригата

Печатна електронна платка

Софтуерна част

Малко за звуковия синтез

Можете ясно да прочетете за метода на синтез, използван в устройството, в оригинала от г-н Чан. Можете също така да търсите в Google „wavetable synthesis“. Ако не говорите езика, накратко, аудио звукът се съхранява в паметта на MK. проба(отделен звук), т.нар. "вълнова таблица", което в нашия най-прост случай е условно разделено на две логически части, общо образуващи "плик" - "атака", началото на всеки нов звук и "поддържам", експозиция, фрагмент, непрекъснато повтарящ се през целия звук на нотата. Има ли още "разпад", „последване“, частта, която звучи след сваляне на бележката. В нашия случай той просто се реализира чрез постепенно затихване на звука на „sustain“. бележка, бележката е избрана желаната стойностот примерна памет. Освен това по този начин можете да синтезирате няколко канала (т.е. бележки) едновременно, всичко зависи само от изчислителната мощност на MK и честотата на семплиране (качество на звука). След това тези стойности се смесват и се изпращат „към изхода“ (в нашия случай към контролния регистър на PWM). Цялото това безобразие, както споменах по-горе, се нарича „синтез на вълнова таблица“ или „синтез на маса-вълна“.

Между другото, както някой ми предложи тогава (по някаква причина изобщо не се сетих за това), в интернет има много ресурси, където можете да получите готови мидишки с желаните мелодии. Те ще се нуждаят само от малка модификация, за да бъдат използвани в моя конвертор. А някои може дори да не се нуждаят от промяна.

Какво друго може да ви трябва?

Приложение

Ето няколко снимки на прототипа:

И видео на работата. Във видеото се възпроизвежда композицията „Нежност“, която аранжирах за кутията и която е включена в архива като източник (набран на Sibelius) и мидлинг, както и готовата генерирана партитура:

Както обикновено, вечният ми проблем с нормалния звук във видеото се усеща. Хиляди извинения. Ако ви е интересно да чуете как звучи дизайнът с нормално качество, можете да изтеглите емпетришката от тук.
Това е само едно от възможните приложения на дизайна. Как ще използвате вашия модул ще зависи от вашето въображение ;)
Мога само да ви пожелая успех в това трудно творческо начинание.
Подарете радост на любимите си хора!

Отказ от отговорност и благодарност :)

P.S. Това е първата ми публикация тук, така че моля, не ме ритайте твърде силно, ако греша за нещо или по някакъв начин.
P.P.S. Вече публикувах този материал частично и в разпръсната форма в моя LiveJournal, повече за себе си, за да отбележа някои точки и да оставя напомняне, но тъй като устройството се оказа много интересно и успешно и вече имаше няколко модификации на това устройство в почти няколко дузини превъплъщения с повече от изпълни (и продължава да изпълнява) целта си - те радват ушите и очите на момичетата - тогава реших да ви разкажа и за него.
П.П.П.С. Също така, моят приятел ме насърчаваше да пиша за следното устройство тук в Habr от дълго време и най-накрая събрах сили, събрах материала и реших да напиша този пост, за което много благодаря на Dlinny!

В музикалната кутия, почти на самото дъно, тихо спят мигове от отдавна отминали дни. Популярният някога аксесоар сега събира прах в музеите или на мецанините, пълни с всякакви боклуци. Може би щеше да продължи така, ако дизайнерите не бяха решили да съживят музикалната кутия, превръщайки я в истински луксозен артикул. Ще говорим за най-ярките примери в нашия преглед.

От ноември всички екрани на страната се изпълват с весел Дядо Коледа с бутилка Coca-Cola в ръце. Рекламата остава практически непроменена от година на година, така че главен геройстава почти семейно, а в супермаркета ръката сама посяга към газираната напитка. Сега е мигрирал към капака на музикалната кутия. Този Дядо Коледа, разбира се, няма да донесе Coca-Cola, но ще ви зарадва с музика.

Основното е покривът над главата. Както се оказа, тази истина е от значение не само за хората, но и за музикалните кутии.

Тази музикална кутия е изработена по поръчка. Дизайнерът не само избира мелодията, която клиентът харесва, но и създава портретни фигури на рожденика или членове на семейството на клиента.

Музикална кутия под формата на медальон, стилизирана в старинен стил. Дизайнерите твърдят, че с един такъв подарък можете да спечелите сърцето на момиче.

Ако капризната чаровница остане безразлична към пеещото сърце, можете да опитате да й подарите музикална кутия под формата на въртележка. Просто първо трябва да попитате: момичето харесва ли музика или е най-добрият подарък за нея в отдела за бижута?

Какъв прогрес дойде! Производителите са измислили музикална кутия за iPad. За да го активирате, трябва да изтеглите специално приложение на вашия iPad и можете да се наслаждавате на мелодиите.

Музикална кутия, създадена специално за годишнината на Бийтълс. Капакът на продукта обаче говори много за това. Що се отнася до репертоара на кутията, той се състои изключително от песни на легендарната група.

Децата определено ще харесат тази кутия. Дизайнерите периодично променят главните герои на кутията. Едно нещо остава непроменено - естеството на продукта.

Музикална кутия за тези, които пишат музика. Създавайте мелодии, записвайте ги на специална карта и се наслаждавайте на резултатите.

Дизайнерите предлагат сами да създадете такава кутия с песни: боядисайте я в любимия си цвят, добавете всякакви фигури, надписи и я подарете. скъп човек. След всичко най-добрите подаръци, както знаете, са направени със собствените си ръце. Ако не можете сами да направите музикална кутия, можете да я подарите на рожденика. Сигурни сме, че всеки ще хареса такъв подарък.

Нашата малка принцеса, моята любима племенница, наближава първия си рожден ден. За рождения ден на майка й (на малката ми сестра) през февруари децата счупиха любимата музикална играчка на нашето бебе, стъклена купас мечки. И не оставих музикалния механизъм да бъде изхвърлен от него с очакването, че ще измисля нещо. И така реших да направя кутия. Момичетата обичат кутии. Аз самата съм момиче и знам :) Докато нашата Сонечка е малка, мама ще събира любимите съкровища на момичетата под формата на мъниста, пръстени и гривни.
Едно от хобитата ми са кутиите ръчно правено, и за дългото време, откакто се занимавам с това, вече натрупах много и всякакви материали.
Така. Имаме нужда от консерва бисквити или сладки. Можете също така просто да си купите тенекия. Вече можете да намерите всякакви буркани в магазините за занаяти. Намерих тенекии в магазин за чай и кафе. Само банки. Но този път получих буркан за бисквити от сладкарска фабрика Спартак. Тя е голяма. Диаметърът е 22 см, а височината е 7,5 см.

Шпакловка за метал, акрилен грунд, акрилен лак, PVA лепило, четки, декупажна оризова картичка с ноти (оризовата карта може да бъде заменена със салфетка за декупаж), ножици, музикален механизъм. Нуждаем се също от пистолет за лепило и лепило. Обичам да работя с оризови подложки и карти. Под въздействието на лепилото не се разкъсват и не се деформират. И имат приятна текстура на допир. Всичко останало ще бъде избрано, докато вървим. Понякога в самото начало не знам какъв ще е резултатът. Тоест обикновено в самото начало има някаква теория, но много често в процеса на работа нещо се променя.
Но моята банка има един съществен недостатък. Повърхността на капака не е гладка. Върху него има изстискани бисквитки. Така че взех автомобилна метална шпакловка и изгладих всичко. Няма снимки от процеса, тъй като нямаше кой да снима, а освен това шпакловката мирише изключително силно и неприятно. Когато шпакловката изсъхне, трябва да се шлайфа. Нарочно не го шлайфах до идеална равномерност и гладкост.

След това покриваме цялата ни бъдеща кутия с грунд в един или още по-добре два слоя. Вторият слой се нанася едва след като първият е изсъхнал напълно. Мисля, че няма нужда да обяснявам защо е необходима почвата.

Така че всичко изсъхна. Ред е на нашата салфетка. Първо залепваме капака. Помним уроците на труда в начално училище. Изрежете кръг с диаметър, равен на диаметъра на горната част на капака плюс височината на капака плюс няколко сантиметра за всеки случай. Нанесете лепило върху капака с четка и внимателно поставете нашия кръг горна частклепачи, изгладете ги така, че да няма гънки. Много внимателно, за да не се разкъса. За съжаление няма снимки от процеса, тъй като нямаше кой да снима. Изравнихме го в горната част, сега хващаме капака в ръцете си и внимателно, навлажнявайки го в лепило, с четка залепваме картичката към страничните стени на капака. По същия начин залепваме долната част на нашата бъдеща кутия. Тук е по-лесно. Имате нужда от лента с височината от ограничителния ръб до дъното плюс височината до дъното. Имам плюс 5 мм към основната дължина. И кръг. Поставяме нашата кутия върху картата и я очертаваме с молив. Оставете да изсъхне.

Отне ми няколко часа да изсъхна. Лепилото трябва да изсъхне напълно преди нанасяне на лак. В противен случай лакът ще полепне по ръцете ви. Купих лак за дърво от строителен магазин. Специалните лакове за декупаж са ме проваляли повече от веднъж. Те са скъпи и лепят по ръцете крайния продукт. Така че отидох и купих лак от железария. Не обичам блясъка, затова при избора на лак се спрях на лак, който има матова повърхност.

Това означава, че следващата стъпка ще бъде нанасянето на лак. Лакът трябва да се нанася стриктно в съответствие с инструкциите. На два пласта. Изсушете старателно всеки слой.

Ето. Изсушени. Сега започва забавлението. В самото начало забравих да направя дупка за музикалния механизъм, така че трябваше да направя дупката след нанасяне на лака. Направете дупката много внимателно. Пренебрегнах мерките за безопасност и забих отвертка в пръста си директно във вената. След като напълних дупката с прекис и с мъка спрях кървенето, започнах да прикрепям музикалния механизъм. Поради факта, че бях леко наранен, забравих да направя снимка на този процес. После се оказа, че ключът, който един познат часовникар ми беше взел, е много голям и грозен. И тогава с помощта на чара си убедих един познат стругар да ми направи малък месингов ключ. Ето го красавец.

Така. Сега нека започнем да работим върху вътрешната "украса". На първо място, трябва да завършите стените, дъното и да скриете механизма. Взимаме картон и изрязваме частите. Някъде преди много време изрових много готин компресиран картон с дебелина 3 мм. От него изрязах части, които ще скрият механизма. Дъното и страните са изрязани от картон с плътност 300 g/m2. Изрязваме същите части само с надбавка от кадифе. Ето и подробностите. Вземете лепило и кадифе. Много обичам да залепвам плат върху картон с лепило. Купувам скъпи моливи от Kohinoor или Erich Krause. Но сега, за късмет, не можах да намеря нито едно от двете и отново купих най-скъпото лепило от немски производител в строителен магазин. Взех го на собствена отговорност и риск, но се отплати. И така, нанасяме лепило върху картона и нанасяме кадифе. Оставете да изсъхне и залепете шевовете. Нещо като това.

Странична стена

Това е кутия за механизма

задна страна

Донишко

С помощта на пистолет за лепило закрепете кадифените части вътре в кутията. Ето го в завършен вид.

След това правим чекмедже за малки предмети. Първоначално исках да направя кутия, която да бъде като продължение на кутията за механизма. Но когато пробвах всичко, разбрах, че се оказа някакъв боклук и реших да направя чекмеджето отделно. От плътен картон изрязах сектор от кръга (капак) и стена. Залепих ги на разстояние 4 мм един от друг, така че конструкцията да се огъне. Подрязах кадифето по ръба. Краищата на кадифето заших с конец и игла. И тя обезопаси всичко вътре в кутията. Всичко ми изглеждаше бледо, затова използвах пистолет за лепило, за да закрепя кафяв сатенен шнур по ставите. Перлите действат като запушалка, за да предотвратят падането на капака.

Залепваме от двете страни. Завои.

Зашиване на краищата

Погледнах резултата и реших да добавя още едно отделение. И за да стане интересно (правя кутия за момиче), вместо капак, направих имитация на чанта, стегната със сатенена корда. Всичко е прикачено пистолет за лепило. Ето. Изглежда, че нищо не е наред.

Сега с чанта

Сега трябва да украсите кутията отвън. Аз съм честен и дълъг и в различни местаТърсих плитката, която ми трябваше, но не можах да я намеря. И така купих каквото имах, за да направя нещо, което да ми подхожда. Панделка от органза, сатенена връв и кадифена лента. Взех панделка от органза и я изгладих с тиксо, за да залепя кадифената лента върху нея. Цялата тази красота залепих на кутията с пистолет за лепило. Нещо липсва. Блед. След това използвах пистолет за лепило, за да залепя сатенения шнур по ръба на кадифената панделка. Направих панделка от кадифе и панделка от органза и я прикрепих до ключа. По този начин скрих кръстовището на плитката и скрих малко ключа.

Сега дойде моментът да поговорим за това какво имаше в моята кутия, изрязана от шперплат с прободен трион. В основата на всичко беше принципът електрическа схемана контролера, захранван от 2 батерии Krona (9+9 V). Записах музиката на SD карта 16-32 MB. Освен това кутията възпроизвеждаше нова мелодия при всяко отваряне. Да започнем по ред!

Елементна база на съдържанието на кутията

Ядрото на схемата е 40-пинов микроконтролер Atmega16, който управлява възпроизвеждането на мелодии. Калъфа е с DIP за да може лесно да се поставя и изважда от буксата разположена на платката. Картината на Atmega16 е следната:

Друг също толкова важен чип е аудио усилвателят LM4860M, 1 W, 16-пинов, от изходите на който усиленият сигнал отива към 8-омов високоговорител. Взех версията на тази микросхема в пакета SO16.

Ще ви трябват и 2 микросхеми - преобразуватели на напрежение: 7805 в пакета TO-220, чийто изход е постоянно напрежение от +5 V, и IRU1117-33 в пакета SOT-223, с постоянно изходно напрежение от +3,3 V, от която SD- карта. Изображение на тези чипове е по-долу:

За да стартирате контролера, имате нужда от 16 MHz кристален осцилатор. SD карта 16-32 MB, сега такава малка флаш карта е трудно да се получи, но преди това идваха с някои модели камери в комплекта. Всички резистори и кондензатори са в SMD дизайн за повърхностен монтаж.

Електрическа схема на музикална кутия

Електрическата верига на кутията изглежда така:

Както виждате, от 40 пина на микроконтролера се използват само 18 пина 5 до 8 – замяна със SD карта, 9-ти – за нулиране на контролера, 10 – +5V захранване, 11.31 – маса, 33-40. – чрез делител към аудио усилвател. Микроконтролерът Atmega16 трябва да бъде флашнат, но не на самата платка, а на специално устройствосвързан към компютър чрез RS-232. Обменът с компютъра става през SPI интерфейса на контролера (пинове 5-8). Фърмуерът се изтегля с помощта на компютърна програма PonyProg. Самият фърмуер (Music_box_16.hex) и екранна снимка на инсталираните предпазители в PonyProg (PonyProg_Mega16_Fuses.bmp) са в прикачения архив. В него също ще намерите технически описания(листове с данни) за използваните чипове и микроконтролер.

PCB диаграма

Начертах пистите на печатната платка в програмата Sprint Layout4. Съответно файлът shkatulka.lay е в архива. Дъска с размери 130х70 мм е изработена от едностранно фолио гетинакс. Всички SMD резистори и кондензатори, чип LM4860M, IRU1117-33 са поставени отстрани на пистите, а микроконтролерът, слот за SD карта, електролитни кондензатори, чип 7805 са поставени от другата. рисуване печатна електронна платкапредставени по-долу:

За гравиране на дъската използвах стария „железен метод“ и железен хлорид. След това запоих всички елементи, като оставих високоговорителя, бутона за захранване и захранването от две 9 V батерии извън платката. За съжаление по това време нямах фотоапарат под ръка и това не беше моята цел (да заснема работата си), така че нямам възможност да покажа инсталацията, която получих, и няма да разглобявам несменяемата кутия. Тогава си оставих възможност само да сменя батериите и да презапиша флашката.

Запис на мелодии за кутията

SD картата трябва да бъде форматирана във FAT16. Мелодиите, които искате да бъдат възпроизведени от кутията, трябва да бъдат подготвени. Общият брой на мелодиите е до 100. Времето за възпроизвеждане е 1 минута. Аудио формат – .wav PCM 16 kHz 8 бита моно. Именувайте файловете – „ring_00.wav“, „ring_01.wav“ и т.н.

Archive.7z за изтегляне:

Пълнеж за кутията(5,8 MiB, 281 посещения)

Добре, всичко свърши! Събирайте, стартирайте и се наслаждавайте!

P.S.Не забравяйте да се абонирате за бюлетина (-> в дясната странична лента)!