المسرع القائم على وحدة التحكم الدقيقة: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

المسرع هو جهاز توقيت يستخدمه الموسيقيون لتتبع الإيقاعات في الأغاني ولتنمية حس التوقيت بين المبتدئين الذين يتعلمون آلة جديدة. يساعد في الحفاظ على الشعور بالإيقاع وهو أمر حاسم في الموسيقى.

يمكن استخدام هذا المسرع المبني هنا لتحديد عدد النبضات لكل شريط وعدد النبضات في الدقيقة. بمجرد إدخال بيانات الإعداد هذه ، يصدر صوت تنبيه وفقًا للبيانات المصحوبة بإضاءة مناسبة باستخدام مصابيح LED. يتم عرض بيانات الإعداد على شاشة LCD.

الخطوة الأولى: المكونات المطلوبة:

·

• متحكم Atmega8A
• 16 * 2 شاشة ال سي دي
• · بيزو الجرس
• · المصابيح (أخضر ، أحمر)
• · المقاومات (220 هـ ، 330 هـ ، 1 ك ، 5.6 ك)
• · أزرار الضغط (2 * مانع للقفل ، 1 * قفل)
• · 3V CR2032 بطارية خلية عملة معدنية (* 2)
• حامل بطارية عملة (* 2)
• · موصل 6pin Relimate (الاستقطاب)

الخطوة الثانية: عمل الدائرة

قم بعمل توصيلات الدائرة كما هو موضح في الصورة الموجودة على لوح خشبي وقم بتوصيل التوصيلات بشكل صحيح

الخطوة 3: ميزات المسرع

واجهة الميترونوم مشغولة بشكل أساسي بشاشة LCD. وفوقها يوجد متحكم 8A موضوع مركزيًا مع مصابيح LED وجرس على اليمين. يتم وضع المفاتيح الثلاثة والموصل Relimate في الأعلى.

يتم تشغيل المشروع بأكمله بواسطة بطاريتين خلويتين تعملان بالعملة المعدنية فقط (في سلسلة @ 6V 220mAh) مع وقت تشغيل يقدر بـ 20 يومًا إلى شهر واحد (ليس بشكل مستمر). ومن ثم فهي ذات كفاءة معتدلة في استهلاك الطاقة وتتطلب حاليًا 3-5 مللي أمبير.

يتم وضع مفتاح القفل الذاتي في أقصى اليسار وهو زر التشغيل / الإيقاف. الزر الموجود في المنتصف هو زر الإعداد ويستخدم الزر الموجود على اليمين لتغيير قيم نبضة في الدقيقة والإيقاعات (لكل شريط).

عند الضغط على مفتاح التشغيل / الإيقاف ، يتم تشغيل شاشة LCD وتعرض قيمة النبضات لكل شريط. ينتظر لمدة 3 ثوانٍ حتى يقوم المستخدم بتغيير القيمة وبعد ذلك يأخذ القيمة الناتجة كمدخلات. تتراوح هذه القيمة بين 1/4 ، 2/4 ، 3/4 ، 4/4.

ثم يعرض عدد النبضات في الدقيقة (bpm) وينتظر مرة أخرى لمدة 3 ثوانٍ حتى يغير المستخدم القيمة وبعد ذلك يحدد القيمة المحددة. تتم معايرة وقت الانتظار هذا البالغ 3 ثوانٍ بعد أن يغير المستخدم إحدى القيم. يمكن أن تختلف قيم bpm من 30 إلى 240. يؤدي الضغط على زر الإعداد أثناء إعداد bpm إلى إعادة تعيين قيمتها إلى 30 نبضة في الدقيقة مما يساعد في تقليل مقدار نقرات الزر. قيم bpm هي مضاعفات 5.

بعد الانتهاء من الإعداد ، تنطفئ الإضاءة الخلفية لشاشة LCD لتوفير البطارية. يصدر الطنان صوت تنبيه مرة واحدة لكل نبضة وتومض مصابيح LED واحدة تلو الأخرى بالتناوب لكل نبضة. لتغيير القيم ، يتم الضغط على زر الإعداد. عند القيام بذلك ، يتم تشغيل الإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل ويظهر موجه الإيقاع تمامًا كما ذكر من قبل بنفس الإجراء بعد ذلك.

يتكون متحكم Atmega8A من 500 بايت من EEPROM مما يعني أنه مهما كانت قيم النبضات و bpm يتم إدخالها ، تظل مخزنة حتى بعد إيقاف تشغيل الميترونوم. ومن ثم إعادة تشغيله ، يجعله يستأنف بنفس البيانات التي تم إدخالها من قبل.

الموصل Relimate هو في الواقع رأس SPI يمكن استخدامه لغرضين. يمكن استخدامه لإعادة برمجة متحكم Atmega8A لتحديث البرامج الثابتة وإضافة ميزات جديدة إلى المسرع. ثانيًا ، يمكن أيضًا استخدام مصدر طاقة خارجي لتشغيل المسرع للمستخدمين المتشددين. لكن يجب ألا يزيد مصدر الطاقة هذا عن 5.5 فولت ويتجاوز مفتاح التشغيل / الإيقاف. لأسباب تتعلق بالسلامة ، يجب إيقاف تشغيل هذا المفتاح حتى لا ينقص الإمداد الخارجي بالبطاريات المدمجة.

الخطوة 4: الوصف

تم إنشاء هذا المشروع باستخدام متحكم Atmel Atmega8A الذي تمت برمجته باستخدام Arduino IDE عبر Arduino Uno / Mega / Nano المستخدم كمبرمج ISP.

هذا المتحكم الدقيق هو إصدار أقل ميزات من Atmel Atmega328p والذي يستخدم على نطاق واسع في Arduino Uno. يتكون Atmega8A من ذاكرة 8 كيلو بايت قابلة للبرمجة مع ذاكرة وصول عشوائي 1 كيلو بايت. إنه متحكم 8 بت يعمل على نفس التردد مثل 328p أي 16 ميجا هرتز.

في هذا المشروع ، نظرًا لأن الاستهلاك الحالي يعد جانبًا مهمًا ، فقد تم تقليل تردد الساعة واستخدام مذبذب داخلي 1 ميجا هرتز. هذا يقلل بشكل كبير من المتطلبات الحالية إلى حوالي 3.5 مللي أمبير @ 3.3 فولت و 5 مللي أمبير عند 4.5 فولت.

لا يمتلك Arduino IDE القدرة على برمجة وحدة التحكم الدقيقة هذه. ومن ثم تم تثبيت حزمة "Minicore" (مكون إضافي) لتشغيل 8A مع مذبذب داخلي باستخدام محمل إقلاع Optiboot. لوحظ أن متطلبات الطاقة للمشروع تزداد مع زيادة الجهد. ومن ثم ، من أجل الاستخدام الأمثل للطاقة ، تم تعيين وحدة التحكم الدقيقة ليتم تشغيلها بسرعة 1 ميجاهرتز باستخدام بطارية واحدة تعمل بقطع النقود المعدنية 3 فولت تسحب 3.5 مللي أمبير فقط. لكن لوحظ أن شاشة LCD لا تعمل بشكل صحيح عند مثل هذا الجهد المنخفض. ومن ثم تم تطبيق قرار استخدام بطاريتين على شكل عملة معدنية على التوالي لرفع الجهد إلى 6 فولت. لكن هذا يعني أن الاستهلاك الحالي ارتفع إلى 15 مللي أمبير وهو عيب كبير لأن عمر البطارية سيصبح ضعيفًا للغاية. كما أنها تجاوزت حد الجهد الآمن البالغ 5.5 فولت للميكروكونترولر 8 أمبير.

ومن ثم تم توصيل المقاوم 330 أوم بالتسلسل مع مزود الطاقة 6 فولت للتخلص من هذه المشكلة. يتسبب المقاوم بشكل أساسي في انخفاض الجهد عبر نفسه لخفض مستوى الجهد في غضون 5.5 فولت لتشغيل وحدة التحكم الدقيقة بأمان. بالإضافة إلى ذلك ، تم اختيار قيمة 330 من خلال مراعاة العوامل المختلفة:

• كان الهدف هو تشغيل 8A بأقل جهد ممكن لتوفير الطاقة.
• · لوحظ أن شاشة LCD توقفت عن العمل تحت 3.2V على الرغم من أن المتحكم الدقيق لا يزال يعمل
• · هذه القيمة 330 تتأكد من أن انخفاض الجهد عند الأطراف المتطرفة دقيق تمامًا للاستفادة الكاملة من بطاريات العملات المعدنية.
• · عندما كانت خلايا العملة في ذروتها ، كان الجهد حوالي 6.3 فولت ، مع تلقي 8A جهدًا فعالًا من 4.6 - 4.7 فولت (@ 5 مللي أمبير). وعندما جفت البطاريات تقريبًا ، كان الجهد حوالي 4 فولت مع 8 أمبير واستقبلت شاشة LCD جهدًا كافيًا ، أي 3.2 فولت لتعمل بشكل صحيح. (@ 3.5mA)
• · تحت مستوى 4 فولت للبطاريات ، كانت عديمة الفائدة فعليًا دون ترك أي عصير لتشغيل أي شيء. يتغير انخفاض الجهد عبر المقاوم طوال الوقت نظرًا لأن الاستهلاك الحالي للميكروكونترولر 8A و LCD يقلل مع تقليل الجهد الذي يساعد بشكل أساسي في زيادة عمر البطارية.

تمت برمجة شاشة LCD مقاس 16 * 2 باستخدام مكتبة LiquidCrystal المدمجة في Arduino IDE. يستخدم 6 دبابيس بيانات من متحكم 8A. بالإضافة إلى ذلك ، تم التحكم في سطوعها وتباينها باستخدام دبابيس بيانات. تم ذلك حتى لا تستخدم عنصرًا إضافيًا ، مثل مقياس الجهد. بدلاً من ذلك ، تم استخدام وظيفة PWM لدبوس البيانات D9 لضبط تباين الشاشة. يجب أيضًا إيقاف الإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل عند عدم الحاجة إليها ، لذلك لم يكن ذلك ممكنًا بدون استخدام دبوس بيانات لتشغيله. تم استخدام مقاوم 220 أوم للحد من التيار عبر مصباح الإضاءة الخلفية LED.

تم أيضًا توصيل الجرس ومصابيح LED بدبابيس البيانات الخاصة بـ 8A (واحد لكل منهما). تم استخدام المقاوم 5.6 كيلو أوم للحد من التيار عبر مؤشر LED الأحمر بينما تم استخدام 1 كيلو أوم للضوء الأخضر. تم اختيار قيم المقاوم من خلال الحصول على نقطة حلوة بين السطوع والاستهلاك الحالي.

زر التشغيل / الإيقاف غير متصل بدبوس البيانات وهو مجرد مفتاح تبديل للمشروع. يتصل أحد طرفيه بمقاوم 330 أوم بينما يتصل الآخر بدبابيس Vcc لشاشة LCD و 8A. الزران الآخران متصلان بدبابيس البيانات التي يتم سحبها داخليًا لتوفير الجهد عبر البرنامج. هذا ضروري لعمل المفاتيح.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن دبوس البيانات ، الذي يتصل به زر الإعداد ، هو دبوس مقاطعة الأجهزة. يتم تنشيط روتين خدمة المقاطعة (ISR) في Arduino IDE. ما يعنيه هذا هو أنه كلما أراد المستخدم تشغيل قائمة الإعداد ، يوقف 8A عمليته الحالية للعمل كمسرع ، ويقوم بتشغيل ISR الذي ينشط قائمة الإعداد بشكل أساسي. وإلا فلن يتمكن المستخدم من الوصول إلى قائمة الإعداد.

يتأكد خيار EEPROM المذكور من قبل من أن البيانات المدخلة تظل مخزنة حتى بعد إيقاف تشغيل اللوحة. ويتألف رأس SPI من 6 دبابيس - Vcc و Gnd و MOSI و MISO و SCK و RST. هذا جزء من بروتوكول SPI وكما ذكرنا سابقًا ، يمكن استخدام مبرمج ISP لبرمجة 8A مرة أخرى لإضافة ميزات جديدة أو أي شيء آخر. يتم عزل دبوس Vcc عن الطرف الموجب للبطارية ، وبالتالي يوفر Metronome خيار استخدام مصدر طاقة خارجي مع مراعاة القيود المذكورة من قبل.

تم إنشاء المشروع بأكمله في Veroboard عن طريق لحام المكونات الفردية والوصلات المناسبة وفقًا لمخطط الدائرة.