Nous parlons d'un appareil très simple à fabriquer (même pour un électronicien amateur novice), mais en même temps extrêmement intéressant et utile - une "boîte à musique" électronique. De plus, à titre d'exemple, je montrerai et parlerai de l'une des incarnations et applications possibles de cet appareil - du dernier cadeau fait sur sa base à ma petite amie.

Histoire de la création

Tout a commencé il y a longtemps, il y a quelques années, lorsque j'ai voulu offrir à une fille un cadeau d'anniversaire intéressant, original et mémorable. Et bien sûr de vos propres mains. Il restait très peu de temps avant les vacances, deux jours, pendant lesquels il fallait inventer quelque chose et, en fait, le mettre en œuvre. La journée a été consacrée à la réflexion - des centaines d'options différentes tournaient dans ma tête, de toutes sortes de «lumières clignotantes» à LED - des cœurs, à divers métiers électromécaniques. Mais tout cela n'allait pas : soit trop simple et battu, soit l'inverse, assez compliqué (et il n'y a absolument plus de temps !). Soudain, une idée simple, mais merveilleuse, comme il s'est avéré plus tard, m'est venue à l'esprit : pourquoi ne pas faire une carte postale musicale ? Et pas simple, mais avec une "puce", avec une mélodie originale. De plus, nous avions "notre propre chanson", sous laquelle nous nous sommes rencontrés et qui évoquait en nous toutes sortes de souvenirs et d'expériences romantiques agréables.
Ainsi est née la toute première version de la "boîte à musique", l'ancêtre, pour ainsi dire. Très simple, assemblé à la va-vite avec un PIC12F675, un haut-parleur piezo, une photodiode, une paire de résistances, un élément trois volts 2016 et emballé dans une carte postale dessinée sous Photoshop. En conséquence, cette carte postale a pu, une fois ouverte (et la lumière a frappé la photodiode), enregistrer la même mélodie avec un rectangle. C'est tout, simple et sans complication.
Mais l'idée s'est avérée extrêmement fructueuse, bien plus que ce à quoi je m'attendais. Par la suite, j'ai fait quelques autres de ces simples cartes postales à la demande de mes amis, pour leurs deuxièmes moitiés. Et à chaque fois, un tel cadeau a suscité beaucoup d'émotions tant chez les destinataires eux-mêmes que chez leurs parents, copines et connaissances :)
Pas mal de temps a passé, tout a commencé à tourner, le projet a été oublié. Mais il se trouve que je me suis de nouveau souvenu de la boîte à musique. Cette fois, c'était censé être un cadeau pour le 8 mars. À cette époque, j'étudiais activement les microcontrôleurs Atmel, en particulier, jouais avec ATtiny45, et décidais d'améliorer le module de musique pour cela. De plus, cette fois, il y avait beaucoup de temps. C'est là que tout a commencé.
En cherchant diverses informations sur Internet, je suis tombé sur le site de M. Chan, très connu dans les cercles restreints. Plus précisément, sur l'une de ses conceptions, un synthétiseur miniature, juste sur mon MK préféré :) Il y a quelque temps, j'ai presque terminé un synthétiseur à quatre canaux sur PIC18, mais, hélas, j'ai détruit les réalisations dans mon cœur (ce que j'ai regretté plus tard plus d'une fois). Et la conception de Chan était assez autonome et complète. Il ne restait plus qu'à y ajouter le "déclencheur" et c'est parti !
J'ai un peu fini le code et le mécanisme de déclenchement était prêt. Mais ensuite, tout s'est avéré un peu moins rose. Le principal problème avec la conception était qu'elle semblait trop silencieuse. Peu importe comment j'ai essayé, avec l'entraînement direct du haut-parleur à partir des broches MK, cela s'est avéré silencieux et c'est tout! En conséquence, une décision volontaire a été prise d'ajouter un amplificateur de puissance. Le choix s'est porté sur le LM4900, alors disponible chez Terraelectronics. Encore une fois, j'ai dû apporter quelques modifications supplémentaires au code de M. Chan pour que le synthétiseur fonctionne correctement avec un amplificateur externe - effectuez le contrôle de la jambe d'économie d'énergie afin que l'amplificateur ne mange pas la batterie lorsqu'il est inactif et reconfigurez le PWM pour correctement sortir un signal d'une broche. Après ces changements, le prototype a très bien fonctionné. Ensuite, j'ai dessiné la première version de la planche (dans laquelle, comme il s'est avéré plus tard, un montant s'est glissé :) et j'ai assemblé la boîte à musique de manière humaine. De plus, tout est sur les sentiers battus - une carte postale faite maison, l'installation du module et la livraison des dons.
Bien sûr, cet appareil était plusieurs têtes plus haut que les précédents - un son très réaliste d'une "vraie" boîte et la polyphonie se sont fait sentir :) Le cadeau, comme par le passé, a fait sensation il y a longtemps. Et j'ai également collecté une douzaine de ces modules pour mes amis.

Maintenant sur l'appareil lui-même

Commençons par le schéma, c'est très simple :

Le principe de fonctionnement du circuit

Circuit imprimé

Partie logicielle

Un peu sur la synthèse sonore

Vous pouvez lire sur la méthode de synthèse utilisée dans l'appareil dans l'original de M. Chan. Vous pouvez également google "synthèse par table d'ondes". Si vous ne parlez pas la langue, alors en bref, la mémoire du MK stocke un son échantillon(un seul son), le soi-disant. "table à vagues", qui dans notre cas le plus simple est conditionnellement divisé en deux parties logiques, qui en général forment "enveloppe" - attaque, le début de chaque nouveau son, et "soutenir", vitesse d'obturation, un fragment constamment bouclé tout au long du son d'une note. Y en a-t-il d'autres "pourriture", "tune-in", la partie qui retentit après la suppression de la note. Nous l'avons mis en œuvre simplement en atténuant progressivement le son du "sustain".Le MK dispose d'une minuterie qui provoque une interruption à une certaine fréquence, où, en fonction de la position actuelle sur "l'enveloppe" et de la hauteur de la note, la la valeur est sélectionnée dans la mémoire d'échantillons.De plus, de cette façon, vous pouvez synthétiser plusieurs canaux (c'est-à-dire des notes) à la fois, tout ne dépend que de la puissance de traitement du MK et de la fréquence d'échantillonnage (qualité du son) .Ensuite, ces valeurs sont mélangées et envoyées "vers la sortie" (dans notre cas, vers le registre de contrôle PWM).Toute cette honte, comme je l'ai mentionné plus haut, s'appelle "synthèse par table d'ondes" ou "synthèse table-onde". ”.

Soit dit en passant, comme j'y ai été invité à l'époque (pour une raison quelconque, je n'y ai pas du tout pensé), il existe de nombreuses ressources sur Internet où vous pouvez obtenir un midi prêt à l'emploi avec les mélodies souhaitées. Ils n'auront besoin que d'être légèrement modifiés pour être utilisés dans mon convertisseur. Et certains peuvent même ne pas avoir besoin d'être modifiés.

Quoi d'autre pourrait être nécessaire?

Application

Voici quelques photos du prototype :

Et le travail vidéo. La composition « Tendresse » joue sur la vidéo, que j'ai retranscrite pour le coffret, et qui est incluse dans l'archive sous forme de source (tapé dans Sibelius) et de midi, ainsi qu'une partition générée finie :

Comme d'habitude, mon éternel problème de son normal dans la vidéo se fait sentir. Mille excuses. Si vous souhaitez écouter le son de la construction en qualité normale, vous pouvez télécharger l'empetrishka à partir d'ici.
Ce n'est là qu'une des applications possibles de la conception. L'utilisation que vous ferez de votre module dépendra de votre imagination ;)
Il ne me reste plus qu'à vous souhaiter plein succès dans cette difficile entreprise de création.
Faites plaisir à vos proches !

Avis de non-responsabilité et merci :)

PS C'est mon premier message ici, alors s'il vous plaît ne donnez pas trop de coups de pied si je me trompe sur quelque chose ou d'une manière ou d'une autre.
P.P.S. J'ai déjà publié ce matériel partiellement et sous une forme fragmentée dans mon LiveJournal, plus pour moi, pour noter quelques points et laisser un rappel, mais depuis l'appareil s'est avéré très intéressant et réussi, et il y a déjà plusieurs modifications de ce appareil dans près d'une vingtaine d'incarnations avec plus que rempli (et continue de remplir) leur mission - ils ravissent les oreilles et les yeux des filles - alors j'ai décidé de vous en parler.
P.P.P.S. De plus, un ami m'a longtemps encouragé à raconter une histoire sur l'appareil suivant ici sur Habré, et maintenant, enfin, j'ai rassemblé mes forces, assommé le matériel et décidé d'écrire ce post, pour lequel un grand merci à Long !

Dans la boîte à musique, presque tout en bas, des moments d'autrefois dorment tranquillement. L'accessoire autrefois populaire prend désormais la poussière dans les musées ou sur les mezzanines remplies de toutes sortes de déchets. Il aurait donc pu être plus loin, si les designers n'avaient pas décidé de faire revivre la boîte à musique, en en faisant un véritable objet de luxe. Parlons des spécimens les plus brillants de notre revue.

À partir de novembre, tous les écrans du pays sont remplis d'un joyeux Père Noël avec une bouteille de Coca-Cola à la main. D'année en année, la publicité ne change pratiquement pas, de sorte que le personnage principal devient presque familier et, au supermarché, la main elle-même tend la main vers une boisson gazeuse. Maintenant, il a migré vers le couvercle de la boîte à musique. Un tel Père Noël, bien sûr, n'apportera pas de Coca-Cola, mais il vous plaira avec de la musique.

L'essentiel est un toit au-dessus de votre tête. Il s'est avéré que cette vérité est pertinente non seulement pour les gens, mais aussi pour les boîtes à musique.

Cette boîte à musique est fabriquée sur commande. Le designer choisit non seulement la mélodie que le client aime, mais crée également des figurines-portraits de l'anniversaire ou des membres de la famille du client.

Ancienne boîte à musique stylisée en forme de médaillon. Les créateurs disent qu'un tel cadeau peut gagner le cœur d'une fille.

Si le charmeur capricieux est resté indifférent au cœur chantant, vous pouvez essayer de lui offrir une boîte à musique en forme de carrousel. Mais d'abord, vous devriez demander: la fille aime-t-elle la musique ou est-elle le meilleur cadeau pour elle dans le département des bijoux.

Quels progrès ont été réalisés ! Les fabricants ont imaginé une boîte à musique pour l'Ipad. Pour le mettre en action, vous devez télécharger une application spéciale sur votre iPad, et vous pourrez profiter des mélodies.

Une boîte à musique créée spécialement pour l'anniversaire des Beatles. Cependant, la couverture du produit en parle très éloquemment. Quant au répertoire du coffret, il se compose exclusivement des chansons du groupe mythique.

Les enfants vont adorer cette boîte à coup sûr. Les concepteurs changent périodiquement les personnages principaux de la boîte. Une chose reste inchangée - la nature du produit.

Boîte à musique pour ceux qui écrivent de la musique. Créez des mélodies, fixez-les sur une carte spéciale et profitez du résultat.

Les concepteurs proposent de créer eux-mêmes une telle boîte avec des chansons: peignez-la dans votre couleur préférée, ajoutez toutes sortes de figures, d'inscriptions et donnez-la à une personne chère. Après tout, les meilleurs cadeaux, comme vous le savez, sont faits à la main. Si vous ne pouvez pas fabriquer vous-même une boîte à musique, vous pouvez l'offrir à une personne dont c'est l'anniversaire. Je suis sûr que tout le monde aimera ce cadeau.

Notre petite princesse, ma nièce bien-aimée, approche de son premier anniversaire dans sa vie. Pour l'anniversaire de sa maman (ma petite sœur) en février, les enfants ont brisé le jouet musical préféré de notre bébé, une boule de verre d'ours en peluche. Et je n'ai pas laissé le mécanisme musical en sortir avec l'espoir que je trouverais quelque chose. Et j'ai donc décidé de faire une boîte. Les filles adorent les boîtes. Je suis moi-même une fille et je sais :) Pendant que notre Sonechka est petite, la mère collectionnera les trésors aimés des filles sous forme de perles, de bagues et de bracelets.
L'un de mes passe-temps est les boîtes faites à la main, et depuis longtemps que je fais cela, j'ai déjà accumulé beaucoup de matériaux de toutes sortes.
Alors. Nous avons besoin d'une boîte à biscuits ou à bonbons. Vous pouvez également acheter juste une boîte de conserve. Vous pouvez maintenant trouver toutes les canettes dans les magasins de couture. J'ai trouvé des boîtes de conserve dans un salon de thé et de café. Juste des banques. Mais cette fois, j'ai reçu une boîte de biscuits de la confiserie Spartak. Elle est grande. 22 cm de diamètre et 7,5 cm de hauteur.

Mastic métallique, apprêt acrylique, vernis acrylique, colle PVA, pinceaux, carte de riz à découpage avec notes (la carte de riz peut être remplacée par une serviette de découpage), ciseaux, mécanisme musical. Nous aurons également besoin d'un pistolet à colle et d'un bâton de colle. J'adore travailler avec des rizières et des cartes. Sous l'influence de la colle, ils ne se déchirent pas et ne se déforment pas. Et ils ont une belle texture. Tout le reste sera sélectionné au cours des travaux. Parfois, au tout début, je ne sais pas ce que j'obtiendrai comme résultat. C'est-à-dire qu'il y a généralement au tout début une théorie, mais très souvent, quelque chose change dans le processus de travail.
Mais dans ma banque, il y a un inconvénient important. La surface du couvercle n'est pas lisse. Les cookies sont pressés dessus. Par conséquent, j'ai pris un mastic de voiture pour le métal et j'ai nivelé le tout. Il n'y a pas de photo du processus, car il n'y avait personne à photographier, de plus, le mastic pue extrêmement fort et désagréablement. Lorsque le mastic a séché, il doit être poncé. Je n'ai délibérément pas poncé pour obtenir une uniformité et une douceur parfaites.

Ensuite, nous recouvrons l'ensemble de notre future boîte avec un apprêt en une, et de préférence en deux couches. La deuxième couche n'est appliquée qu'après le séchage complet de la première couche. Je pense qu'il n'est pas nécessaire d'expliquer à quoi sert le sol.

Alors tout a séché. C'est l'heure de notre serviette. Collez d'abord le couvercle. On se souvient des leçons du travail à l'école primaire. Nous découpons un cercle d'un diamètre égal au diamètre du haut du couvercle plus la hauteur du couvercle plus quelques centimètres, juste au cas où. Nous appliquons de la colle sur le couvercle avec un pinceau et appliquons soigneusement notre cercle sur le dessus du couvercle, nivelons-le pour qu'il n'y ait pas de plis. Très prudent de ne pas déchirer. Malheureusement, il n'y a pas de photo du processus, car il n'y avait personne à photographier. Nous l'avons nivelé sur la partie supérieure, maintenant nous prenons le couvercle dans nos mains et soigneusement, en le mouillant dans de la colle, collons la carte sur les parois latérales du couvercle avec un pinceau. De la même manière, il se colle sur la partie inférieure de notre future box. C'est plus facile ici. Vous avez besoin d'une bande de hauteur du rebord de verrouillage au bas plus la hauteur au bas. J'ai plus 5 mm à la longueur principale. Et un cercle. Nous plaçons notre boîte sur la carte et la délimitons avec un crayon. Séchons.

J'étais au sec pendant plusieurs heures. L'adhésif doit sécher complètement avant d'appliquer le vernis. Sinon, le vernis collera à vos mains. J'ai acheté du vernis à bois dans une quincaillerie. Les vernis spéciaux pour le découpage m'ont laissé tomber plus d'une fois. Ils sont chers et collent aux mains dans le produit fini. Alors je suis allé acheter du vernis dans une quincaillerie. Je n'aime pas le brillant, alors lors du choix d'un vernis, j'ai opté pour un vernis qui a une surface mate.

Donc, la prochaine étape consiste à appliquer du vernis. La laque doit être appliquée strictement selon les instructions. En deux couches. Séchez soigneusement chaque couche.

Hé bien. À sec. Maintenant, le plaisir commence. Au tout début, j'avais oublié de faire un trou pour le mécanisme musical, j'ai donc dû faire un trou après avoir appliqué le vernis. Faites le trou très soigneusement. J'ai négligé les précautions de sécurité et j'ai planté un tournevis dans mon doigt directement dans la couronne. En remplissant le trou de peroxyde et en arrêtant à peine le sang, j'ai procédé à la fixation du mécanisme musical. En raison du fait que j'ai été légèrement blessé, j'ai oublié de prendre une photo de ce processus. Ensuite, il s'est avéré que la clé qu'un horloger familier avait récupérée pour moi était très grosse et laide. Et puis, à l'aide de mon charme, j'ai persuadé un tourneur familier de me fabriquer une petite clé en laiton. Ici, il est beau.

Alors. Commençons maintenant à travailler sur la décoration intérieure. Tout d'abord, vous devez finir les murs, le fond et cacher le mécanisme. Nous prenons du carton et découpons les détails. Quelque part il y a longtemps, j'ai déterré un carton pressé très frais de 3 mm d'épaisseur. De là, j'ai découpé les détails que je cacherai le mécanisme. Le fond et la paroi latérale ont été découpés dans du carton d'une densité de 300 g/m2. Nous découpons les mêmes détails uniquement avec une allocation de velours. Voici les détails. Nous prenons du bâton de colle et du velours. J'aime beaucoup coller le tissu sur le carton avec un bâton de colle. J'achète des crayons chers à Kohinoor ou à Erich Krause. Mais maintenant, par chance, je n'ai trouvé ni l'un ni l'autre et j'ai de nouveau acheté le bâton de colle le plus cher d'un fabricant allemand dans une quincaillerie. Je l'ai pris à mes risques et périls, mais cela se justifiait. Ainsi, nous appliquons de la colle sur le carton et appliquons du velours. Laisser sécher et coller les surplus de couture. Quelque chose comme ça.

flanc

Il s'agit d'une boîte à mécanisme.

verso

bas

À l'aide d'un pistolet à colle, nous fixons les détails en velours à l'intérieur de la boîte. Le voici sous forme finie.

Ensuite, nous fabriquons un tiroir pour les petites choses. Au départ, je voulais faire une boîte qui serait comme une continuation de la boîte pour le mécanisme. Mais quand j'ai tout essayé, j'ai réalisé que c'était une sorte de poubelle et j'ai décidé de faire un tiroir séparément. J'ai découpé un secteur de cercle (couverture) et un mur de carton épais. Je les ai collés ensemble à une distance de 4 mm les uns des autres afin que la structure soit pliée. Garnir le velours autour du bord. J'ai cousu les bords du velours avec une aiguille et du fil. Et sécurisé tout à l'intérieur de la boîte. Tout m'a semblé pâle, et à l'aide d'un pistolet à colle j'ai fixé le cordon de satin marron aux joints. Perles comme bouchon pour que le couvercle ne tombe pas.

Coller des deux côtés. Coudes.

Coudre les bords

J'ai regardé le résultat et j'ai décidé d'ajouter une autre branche. Et pour rendre ça intéressant (je fais une boîte pour une fille), au lieu d'un couvercle, j'ai fait une imitation d'un sac resserré avec un cordon de satin. Le tout est fixé au pistolet à colle. Hé bien. Il semble que ce ne soit rien.

Le voici avec le sac

Maintenant, vous devez décorer la partie extérieure de la boîte. Honnêtement, pendant longtemps et à différents endroits, j'ai cherché la tresse dont j'avais besoin, mais je ne l'ai pas trouvée. Alors j'ai acheté ce que j'avais pour faire ce qui me convenait. Ruban d'organza, cordon de satin et galon de velours. J'ai pris un ruban d'organza et j'y ai collé une bande de velours avec un fer à repasser et du ruban adhésif. J'ai collé toute cette beauté à la boîte avec un pistolet à colle. Quelque chose manque. Pâle. Ensuite, j'ai collé le cordon de satin le long du bord du ruban de velours avec un pistolet à colle. À partir de ruban de velours et d'organza, j'ai fait un nœud et je l'ai attaché à côté de la clé. Ainsi, j'ai caché la jonction de la tresse et caché un peu la clé.

Il est donc temps de parler de ce qu'il y avait à l'intérieur de ma boîte, découpée dans du contreplaqué à la scie sauteuse. Au cœur de tout se trouvait un schéma de circuit sur le contrôleur, alimenté par 2 piles Krona (9 + 9 V). J'ai enregistré la musique sur une carte SD de 16 à 32 Mo. De plus, la boîte jouait une nouvelle mélodie à chaque ouverture. Commençons dans l'ordre !

Élément de base du contenu de la boîte

Le cœur du circuit est le microcontrôleur Atmega16, 40 broches, qui contrôle juste la lecture des mélodies. Il dispose d'un boîtier DIP afin qu'il puisse être facilement inséré et retiré de la prise située sur la carte. L'image d'Atmega16 est la suivante :

Un autre microcircuit tout aussi important est l'amplificateur audio LM4860M 1 W, 16 broches, dont les sorties transmettent le signal amplifié à un haut-parleur de 8 ohms. J'ai pris l'exécution de ce microcircuit dans le boîtier SO16.

Vous aurez également besoin de 2 microcircuits - un convertisseur de tension: 7805 dans le boîtier TO-220, dont la sortie est une tension constante de +5 V, et IRU1117-33 dans le boîtier SOT-223, avec une tension de sortie constante de + 3,3 V, à partir de laquelle la carte SD-. L'image de ces puces est ci-dessous:

Pour faire fonctionner le contrôleur, vous avez besoin d'un oscillateur à cristal de 16 MHz. Une carte SD de 16 à 32 Mo, il est maintenant difficile d'obtenir une si petite carte flash, mais auparavant, ils étaient livrés avec certains modèles d'appareils photo dans le kit. Toutes les résistances et condensateurs sont SMD pour montage en surface.

Schéma de principe d'une boîte à musique

Le circuit électrique de la box ressemble à ceci :

Comme vous pouvez le voir, sur 40 pattes du microcontrôleur, seules 18 sont utilisées.Broches 5 à 8 - échange avec la carte SD, 9e - pour réinitialiser le contrôleur, 10 - alimentation + 5V, 11.31 - masse, 33-40 - via un diviseur vers un amplificateur audio. Le microcontrôleur Atmega16 doit être flashé, mais pas sur la carte elle-même, mais sur un appareil spécial connecté à l'ordinateur via RS-232. L'échange avec l'ordinateur passe par l'interface SPI du contrôleur (broches 5-8). Le micrologiciel est téléchargé à l'aide du programme informatique PonyProg. Le firmware lui-même (Music_box_16.hex) et une capture d'écran des fusibles installés dans PonyProg (PonyProg_Mega16_Fuses.bmp) se trouvent dans l'archive jointe. Vous y trouverez également des descriptions techniques (fiches techniques) pour les microcircuits et microcontrôleurs utilisés.

Disposition des circuits imprimés

J'ai fait la disposition des pistes sur le circuit imprimé dans le programme Sprint Layout4. En conséquence, le fichier shkatulka.lay est dans l'archive. Une planche aux dimensions de 130x70 mm constituée de getinaks revêtus d'une feuille d'aluminium sur une face. Toutes les résistances et condensateurs SMD, la puce LM4860M, la puce IRU1117-33 sont placées sur le côté des pistes, et le microcontrôleur, l'emplacement pour carte SD, les condensateurs électrolytiques, la puce 7805 sont placés de l'autre côté. Le dessin du circuit imprimé est illustré ci-dessous :

Pour graver la planche, j'ai utilisé l'ancienne "méthode du fer" et du chlorure ferrique. Puis j'ai soudé tous les éléments, le haut-parleur, le bouton power et l'alimentation à partir de deux piles 9 V restées à l'extérieur de la carte. Malheureusement, à cette époque, je n'avais pas d'appareil photo sous la main, et je n'avais pas un tel objectif (capturer mon travail), donc je n'ai pas l'occasion de montrer le montage que j'ai reçu, et je ne le ferai pas. t démonter le boîtier non séparable. Ensuite, je me suis laissé la possibilité uniquement de changer les piles et de réécrire la clé USB.

Enregistrer des mélodies pour la boîte

La carte SD doit être formatée en FAT16. Les mélodies que vous voulez faire jouer par la boîte doivent être préparées. Le nombre total de mélodies est jusqu'à 100. Le temps de lecture est de 1 minute. Le format audio est .wav PCM 16 kHz 8 bits mono. Nommez les fichiers - "ring_00.wav", "ring_01.wav", etc.

Archive.7z à télécharger :

Rembourrage pour une boîte(5,8 Mio, 281 visites)

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