Ще говорим за устройство, което е много лесно за производство (дори за начинаещ аматьор електронен инженер), но в същото време изключително интересно и полезно - електронна „музикална кутия“. Също така, като пример, ще покажа и ще говоря за едно от възможните превъплъщения и приложения на това устройство - за последния подарък, направен въз основа на неговата приятелка.

История на създаването

Всичко започна отдавна, преди няколко години, когато исках да направя на момиче интересен, оригинален и запомнящ се подарък за рожден ден. И не забравяйте да го направите сами. Преди празника оставаше много малко време, два дни, през които беше необходимо да се измисли нещо и всъщност да се приложи. Денят минаваше в мислене - в главата ми се въртяха стотици различни опции, от всякакви LED „мигащи светлини“ - сърца, до различни електромеханични занаяти. Но всичко това не беше правилно: или беше твърде просто и прецакано, или, напротив, доста сложно (и изобщо не остана време!). Изведнъж в съзнанието ми се появи проста, но прекрасна, както се оказа по-късно идея: защо да не направим музикална пощенска картичка? И то не обикновен, а с „трик“, с оригинална мелодия. Освен това имахме своя „собствена песен“, под която се срещнахме и която ни предизвика всякакви приятни романтични спомени и преживявания.
Така се роди първата версия на „музикалната кутия“, родоначалник, така да се каже. Много опростено, сглобено набързо чрез окачен монтаж от PIC12F675, пиезодинамика, фотодиод, чифт резистори, триволтов елемент 2016 и опаковани в картичка, нарисувана във Photoshop. В резултат на това тази пощенска картичка успя при отваряне (и удряне на фотодиода със светлина) да предпише точно тази мелодия с правоъгълник. Толкова е непретенциозно и просто.
Но идеята се оказа изключително успешна, в пъти повече, отколкото очаквах. Впоследствие направих още няколко такива прости пощенски картички по искане на мои познати, за вторите им половинки. И във всеки случай, такъв подарък предизвика много емоции както сред самите одарени, така и сред техните родители, приятелки и познати :)
Мина доста време, всичко започна да се върти, проектът беше забравен. Но стана така, че отново се сетих за музикалната кутия. Този път трябваше да бъде подарък за 8 март. По това време активно изучавах микроконтролери Atmel, по-специално играех с ATtiny45 и за това реших да подобря музикалния модул. Нещо повече, този път имаше много време. Тук всичко започна.
Докато търсих различна информация в интернет, попаднах на сайта на г-н Чан, широко известен в тесните 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 развитието в сърцата си (за което по-късно съжалих повече от веднъж). А дизайнът на Чан беше напълно самостоятелен и завършен. Оставаше само да добавите към него „спусък“ и да тръгнете!
Завърших кода малко и спусъка беше готов. Но тогава всичко се оказа малко по-малко розово. Основният проблем с дизайна беше, че звучеше твърде тихо. Колкото и да опитах, с директно задвижване на високоговорителя от щифтовете на МК се получи тихо и това е! В резултат на това беше взето волево решение за добавяне на усилвател на мощност. Изборът падна върху LM4900, който тогава се предлагаше в Terraelectronics. Отново трябваше да направя още някои промени в кода на г-н Чан, за да може синтезаторът да работи правилно с външен усилвател - да направя енергоспестяващото крачно управление, така че усилвателят да не изяжда батерията, когато е празен ход и преконфигурирайте PWM, за да изведете правилно сигнала от един щифт. След тези промени прототипът работи добре. След това нарисувах първата версия на дъската (в която, както се оказа, задник се прокрадна :) и сглобих музикалната кутия като човек. Освен това всичко е по утъпканата писта - самоделна пощенска картичка, инсталиране на модула и дарение.
Разбира се, това устройство беше с няколко глави по-високо от предишните - много реалистично звучене на „истинска“ кутия и полифония се усети :) Подаръкът, както и в предишни времена, отдавна, предизвика сензация. И аз също събрах около дузина от тези модули за моите приятели.

Сега за самото устройство

Нека започнем с диаграмата, тя е много проста:

Как работи веригата

Печатна електронна платка

Софтуерна част

Малко за синтеза на звука

Можете лесно да прочетете за метода на синтез, използван в устройството в оригинала от г-н Чан. Можете също да потърсите в Google „синтез на вълни“. Ако не знаете езика, накратко, звукът се съхранява в паметта на MK проба (отделно взет звук), т.нар. "Wavetable", който в нашия най-прост случай е условно разделен на две логически части, обикновено образуващи "Плик" - "Атака", началото на всеки нов звук и "Поддържане", откъс, фрагмент, непрекъснато циклиран през цялото звучене на бележка. Има ли още "Разпад", "Re-sound", частта, която звучи след премахване на бележката. Ние го изпълняваме просто чрез постепенно затихване на звука "поддържане" А. В MC има таймер, който причинява прекъсване с определена честота, където, в съответствие с текущото положение на "плика" и височината на звука забележете, желаната стойност се избира от примерната памет. По този начин можете да синтезирате няколко канала (т.е. бележки) наведнъж, всичко зависи само от процесорната мощност на MC и честотата на вземане на проби (качество на звука). След това тези стойности Се смесват и се изпращат "към изхода" (в нашия случай към ШИМ контролния регистър). Това безобразие, както споменах по-горе, се нарича "Синтез с вълни" или "Синтез на вълни на маса".

Между другото, както бях подканен по едно време (по някаква причина изобщо не се замислих), в интернет има много ресурси, откъдето можете да вземете готови midis с желаните мелодии. Те трябва да бъдат леко модифицирани, за да се използват в моя конвертор. А някои може дори да не трябва да бъдат финализирани.

Какво друго може да ви е необходимо?

Приложение

И ето няколко снимки на прототипа:

И видео работа. Видеото възпроизвежда композицията "Нежност", която поставих за кутията и която е включена в архива като източник (въведен на Сибелиус) и midish, както и готов генериран резултат:

Както обикновено, вечният ми проблем с нормалния звук във видеото се усеща. Хиляда извинения. Ако се интересувате да слушате звука на конструкцията в нормално качество, можете да изтеглите емпатрицата от тук.
Това е само едно от възможните приложения на дизайна. Начинът, по който използвате модула си, ще зависи от вашето въображение;)
Мога само да ви пожелая успех в това трудно творческо начинание.
Подарете радост на близките си!

Отказ от отговорност и благодарности :)

P.S. Това е първият ми пост тук, така че, моля, не ритайте твърде много, ако съм сгрешил за нещо или по някакъв начин.
P.P.S. Вече публикувах този материал частично и в разпръснат вид в моя LiveJournal, повече за себе си, за да отбележа някои моменти и да оставя бележка, но тъй като устройството се оказа много интересно и успешно, и вече няколко модификации на това устройство в почти няколко дузини превъплъщения с повече от изпълнени (и продължават да изпълняват) своята мисия - те харесват ушите и очите на момичетата - тогава реших да ви кажа и за това.
P.P.P.S. Също така, за история за следното устройство тук, на Хабре, другар ме насърчава от дълго време и сега, накрая, събрах сили, избих материала и реших да напиша този пост, за което благодаря много!

В музикалната кутия, почти в самото дъно, миговете на отминалите дни тихо спят. Някога популярният аксесоар сега събира прах в музеи или на мецанини, пълни с всякакви боклуци. Така че можеше да продължи, ако дизайнерите не бяха решили да съживят музикалната кутия, превръщайки я в истински луксозен артикул. Нека да поговорим за най-ярките екземпляри в нашия преглед.

От ноември всички екрани на страната са изпълнени с весел Дядо Коледа с бутилка кока-кола в ръце. От година на година рекламата на практика не се променя, така че главният герой става почти скъп, а в супермаркета самата ръка посяга към газираната напитка. Сега той мигрира към капака на музикалната кутия. Такъв Дядо Коледа, разбира се, няма да донесе кока-кола, но ще ви зарадва с музика.

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

Тази музикална кутия е направена по поръчка. Дизайнерът не само избира мелодията, която се харесва на клиента, но и създава фигурки-портрети на рождения ден или членовете на семейството на клиента.

Музикална кутия под формата на медальон, стилизирана под антик. Дизайнерите твърдят, че един такъв подарък може да спечели сърцето на момиче.

Ако капризната девойка остана безразлична към пеещото сърце, можете да опитате да й дадете музикална кутия под формата на въртележка. Първо трябва да попитате: дали момичето обича музиката или е най-добрият подарък за нея в бижутерския отдел?

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

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

Децата със сигурност ще харесат тази кутия. Дизайнерите периодично сменят основните 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 резултата.

Дизайнерите предлагат сами да създадат такава кутия с песни: боядисайте я в любимия си цвят, добавете всякакви фигури, надписи и я подарете на скъп човек. В крайна сметка най-добрите подаръци, както знаете, се правят на ръка. Ако не можете сами да направите музикална кутия, можете да я подарите на рожденика. Сигурни сме, че някой ще хареса такъв подарък.

Нашата малка принцеса, моята любима племенница, наближава първия си рожден ден. На рождения ден на майка й през февруари (малката ми сестра), децата счупиха любимата музикална играчка на нашето бебе, стъклена топка с 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 за бижута. Самата аз съм момиче и знам :) Докато нашата Сонечка е малка, майка ми ще събира съкровища, обичани от момичетата, под формата на мъниста, пръстени и гривни.
Едно от хобитата ми са ръчно изработените кутии и дълго време, откакто се занимавам с това, вече натрупах много всякакви материали.
Така. Ще ни трябва бисквитка или кутия за бонбони. Можете също така да си купите само консервна кутия. Вече можете да намерите всякакви консерви в занаятчийските магазини. Намерих консерви в магазин за чай и кафе. Просто банки. Но този път взех кутия бисквитки от сладкарската фабрика „Спартак“. Тя е голяма. 22 см в диаметър и 7,5 см във височина.

Метална шпакловка, акрилен грунд, акрилен лак, PVA лепило, четки, оризова карта за декупаж с бележки (оризовата карта може да бъде заменена със салфетка за декупаж), ножици, музикален механизъм. Ние също се нуждаем от пистолет за лепило и лепило. Обичам да работя с оризови салфетки и картички. Под въздействието на лепило те не се разкъсват или деформират. И имат приятна текстура на допир. Всичко останало ще бъде избрано по пътя. Понякога в самото начало не знам какъв ще бъде 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 се изстискват бисквитки. Затова взех автомобилна шпакловка за метал и изравних цялата работа. Няма снимка на процеса, тъй като нямаше кой да снима, освен това шпакловката смърди изключително остро и неприятно. Когато шпакловката изсъхне, тя трябва да се шлайфа. Умишлено не шлайфах до перфектна равномерност и гладкост.

След това покриваме цялата ни бъдеща кутия с пръст на един или по-добре на два слоя. Вторият слой се нанася само след като първият слой е напълно изсъхнал. Мисля, че няма нужда да обяснявам за какво е почвата.

Така всичко изсъхна. Дойде ред на нашата салфетка. Първо, залепваме капака. Спомняме си уроци по труд в началното училище. Изрежете кръг с диаметър, равен на диаметъра на горната част на капака плюс височината на капака плюс няколко сантиметра за всеки случай. Нанасяме лепило върху капака с четка и внимателно нанасяме кръга си в горната част на капака, изравняваме го, за да няма бръчки. Много внимателно да не се скъса. За съжаление няма снимка на процеса, тъй като нямаше кой да снима. Изравнихме го отгоре, сега взимаме капака в ръцете си и внимателно, като го намокрим в лепило, залепваме картата с страничните стени на капака с четка. По същия начин той залепва долната част на бъдещото ни ковчеже. Тук е по-лесно. Нуждаете се от лента с височина от задържащия ръб до дъното плюс височината до дъното. Имам плюс 5 мм към основната дължина. И кръг. Поставяме нашата кутия на картата и я очертаваме с молив. Слагаме да изсъхне.

Отне ми няколко часа да изсъхне. Лепилото трябва да изсъхне напълно, преди да нанесете лака. В противен случай лакът ще залепне по ръцете ви. Купих лак за дърво в железария. Специалните лакове за декупаж са ме разочаровали неведнъж. Те са скъпи и се придържат към ръцете ви в крайния продукт. Затова отидох и купих лак от железария. Не обичам гланц, 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 слоя. Изсушавайте добре всеки слой.

Ето. Пресъхна. Сега забавлението започва. В самото начало забравих да направя дупка за музикалния механизъм, затова трябваше да направя дупка след нанасянето на лака. Направете дупката много внимателно. Пренебрегнах мерките за безопасност и забих отвертка в пръста си право във венеца. След като запълних дупката с пероксид и едва спрях кръвта, пристъпих към закрепване на музикалния механизъм. Поради факта, че бях леко травмиран, забравих да направя снимка на този процес. Тогава се оказа, че ключът, който познатият часовникар ми беше взел, беше много голям и грозен. И тогава аз, с помощта на своя чар, убедих познат стругар да ми направи малък ключ от месинг. Тук той е красив.

Така. Сега нека се заемем с работата по интериорната „декорация“. На първо място, трябва да подрежете стените, дъното и да скриете механизма. Взимаме картон и изрязваме детайлите. Изкопах някъде много отдавна компресиран картон с дебелина 3 мм. Изрязвам детайлите от него, които ще скрия механизма. Дъното и отстрани бяха изрязани от картон с плътност 300 g / m2. Изрязваме същите детайли само с надбавка от кадифе. Ето подробностите. Взимаме лепило и кадифе. Много обичам да залепя плат върху картон с лепило. Купувам скъпи моливи от Kohinoor или Erich Krause. Но сега, според късмета, не намерих нито едното, нито другото и отново купих най-скъпата лепилна пръчка от немски производител в железарски магазин. Приех го на свой риск и риск, но той се оправда. И така, поставяме лепило върху картон и нанасяме кадифе. Оставете да изсъхне и залепете квотите. Нещо като това.

Странична стена

Това е кутия за механизма

задната страна

Отдолу

С помощта на пистолет за лепило фиксираме кадифените части вътре в кутията. Сега готов.

След това правим кутия за малки неща. Първоначално исках да направя кутия, която да е като продължение на кутията за механизма. Но когато изпробвах всичко, разбрах, че това е някакъв боклук и реших да направя кутията отделно. Изрязах сектор от кръга (капак) и стена от дебел картон. Залепих ги заедно на разстояние 4 мм един от друг, така че конструкцията да се огъне. Подрязах кадифето по ръба. Заших краищата на кадифето с конец и игла. И осигури всичко вътре в кутията. Всичко ми се стори бледо и с помощта на пистолет за лепило закрепих кафявия сатенен шнур в ставите. Мъниста като запушалка, за да се предотврати падането на капака.

Поставяме от двете страни. Извива се.

Зашийте ръбовете

Погледнах резултата и реших да добавя още един клон. И за да стане интересно (правя кутия за момиче), вместо капак, направих имитация на торба, затегната със сатенен шнур. Всичко е фиксирано с пистолет за лепило. Ето. Изглежда, че не е нищо подобно.

Вече с чанта

Сега трябва да украсите външната страна на кутията. Честно и дълго време и на различни места търсих плитката, която ми трябваше, но не намерих. И така купих това, което беше, за да направя това, което би ме устройвало. Лента от органза, сатенен шнур и кадифена лента. Взех лента от органза и я изгладих с лепяща лента и залепих върху нея кадифена лента. Цялата тази красота залепих на кутията с пистолет за лепило. Нещо липсва. Блед. След това залепих сатенената корда по ръба на кадифената лента с пистолет за лепило. Направих лък от кадифена и органза панделка и го закачих до ключа. По този начин скрих кръстовището на плитката и малко скрих ключа.

Така че е време да разкажа за това, което беше вътре в моята кутия, изрязано от шперплат с мозайката. В основата на всичко беше схемата на контролера, захранвана от 2 батерии Krona (9 + 9 V). Записах музиката на 16-32 MB SD карта. Освен това кутията пускаше нова мелодия всеки път, когато беше отворена. Да започнем по ред!

Елементна основа на съдържанието на кутията

Ядрото на веригата е микроконтролер Atmega16, 40-пинов, който контролира възпроизвеждането на мелодии. Калъфът му е DIP, така че да може лесно да се постави и извади от гнездото, разположено на платката. Картината на Atmega16 е както следва:

Друга също толкова важна микросхема е LM4860M 1W 16-пинов аудио усилвател, от изходите на който усиленият сигнал отива към 8-омов високоговорител. Взех изпълнението на тази микросхема в пакета SO16.

Ще ви трябват и 2 микросхеми - преобразувател на напрежение: 7805 в пакета TO-220, изходът на който е постоянно напрежение от +5 V, и IRU1117-33 в пакета SOT-223, с постоянно изходно напрежение от + 3.3 V, от които SD- се захранва карта. Изображението на тези микросхеми е по-долу:

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

Схематична диаграма на музикална кутия

Електрическата схема на кутията изглежда така:

Както можете да видите, от 40 крака на микроконтролера се използват само 18. Пинове 5 до 8 - обмен със SD карта, 9-ти - за нулиране на контролера, 10 - мощност + 5V, 11,31 - земя, 33-40 - чрез разделител към аудио усилвателя. Микроконтролерът Atmega16 трябва да се мига, но не на самата платка, а на специално устройство, свързано към компютъра чрез RS-232. Обменът с компютъра преминава през интерфейса SPI на контролера (щифтове 5-8). Фърмуерът се качва с помощта на компютърната програма PonyProg. Самият фърмуер (Music_box_16.hex) и екранна снимка на предпазителите, инсталирани в PonyProg (PonyProg_Mega16_Fuses.bmp), са в прикачения архив. Също така в него ще намерите технически описания (таблици с данни) за използваните микросхеми и микроконтролер.

Оформление на печатни платки

Направих оформлението на песните на печатната платка в Sprint Layout4. Съответно файлът shkatulka.lay е в архива. Дъска с размери 130x70 mm от едностранно покрито с фолио гетинакс. Всички SMD резистори и кондензатори, микросхемата LM4860M, IRU1117-33 са поставени отстрани на коловозите, а микроконтролерът, слотът за SD карта, електролитни кондензатори, 7805 микросхемата са от другата. Картината на печатната платка е показана по-долу:

За ецване на дъската използвах стария „железен метод“ и железен хлорид. След това спойках всички елементи, високоговорителят, бутонът за захранване и захранването от две 9 V батерии останаха извън платката. За съжаление тогава нямах под ръка камера и нямаше такава цел (да заснема работата си), така че не мога да покажа инсталацията, която получих, и няма да разглобявам неразгъваемата кутия. Тогава си оставих възможността само да сменя батериите и да презаписвам USB флаш устройството.

Запис на мелодии за кутията

SD картата трябва да бъде форматирана в FAT16. Мелодиите, които искате да бъдат изпълнени 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 битов моно. Именувайте файловете - „ring_00.wav“, „ring_01.wav“ и др.

7z архив за изтегляне:

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

Това е всичко! Събирайте, стартирайте и се наслаждавайте!

P.S. Не забравяйте да се абонирате за бюлетина (-\u003e в дясната странична лента)!