MIDIfying یک عضو الکترونیکی: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

این دستورالعمل شما را راهنمایی می کند که آن قطعه الکترونیکی قدیمی مورد علاقه خود را در گاراژ یا زیرزمین خود بگیرید و به یک ساز موسیقی مدرن تبدیل کنید. ما بیش از حد روی جزئیات اندام خاصی که در اختیار دارید نمی پردازیم ، مگر اینکه بگوییم که اساساً صفحه کلید معمولی موسیقی مجموعه ای از کلیدها است که در صورت فشردن به یک گذرگاه معمولی متصل می شوند. در دنیای قدیم ، مدارهای قابل توجهی در کنار کلیدها وجود داشت که باعث می شد خروجی به گذرگاه منتقل شود ، که به نوبه خود تقویت شده و به سیستم صوتی منتقل می شد. امروزه صفحه کلید مجموعه ای از حسگرها است. وضعیت تک تک کلیدها را می خوانیم و تغییرات را به سینتی سایزر نرم افزار ارسال می کنیم که توسط دستورات MIDI هدایت می شود.

این دستورالعمل بسیاری از فرایندهای مربوط را شامل می شود ، از جمله جمع آوری حالت دیجیتال کلیدها ، مدیریت آن با ریزپردازنده آردوینو ، ایجاد جریان داده MIDI و انتقال آن به رایانه (از جمله Raspberry Pi) که سینت سایزر را اجرا می کند.

مرحله 1: صفحه کلید خلاصه شده است

موارد زیر نشان دهنده یک ارگان الکترونیکی انتزاعی است ، که در آن هر ردیف مجموعه ای از کلیدها یا توقف ها یا سایر کلیدهای کنترلی است. ورودی ستون 0 کلیدهای جداگانه را نشان می دهد ، و گذرگاه - که وقتی کلید را فشار می دهید به آن متصل می شود. 61 راهنمای کلیدی عالی می تواند ردیف اول ، راهنمای تورم ردیف دوم ، پدال ها سومین ، و توقف ها و غیره چهارم باشد. ردیف ها در واقع حاوی 64 عنصر هستند زیرا اهمیت دیجیتالی آن به عنوان قدرت 2 فراتر از 61 است. در ردیف های صفحه کلید ، کلیدها از موسیقی معمولی با C در سمت چپ پیروی می کنند.

اتوبوس 0 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0… 0 … 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

اتوبوس 1 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0… 0… 0… 0 0 0 0 0 0 0 0 0

اتوبوس 2 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0… ………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

اتوبوس 3 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0… ………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

هر اتوبوس مستقل است و از نظر الکتریکی از همتایان خود جدا شده است. 8 عنصر اول در Bold برجسته شده است ، با 8 بلوک از این قبیل در ترتیب بالا. در مرحله بعد یک برد مدار چاپی که بر روی عناصر پررنگ کار می کند و 7 بلوک دیگر آنها توضیح داده می شود.

کلیدها در بالا 0 نشان داده شده اند. ما می توانیم این موضوع را کمی جلوتر ببریم و بگوییم که یک کلید در صورت فشار دادن 1 دیجیتال است و در غیر این صورت 0. و کلیدها می توانند فلت های معمولی سفید یا نوک تیز سیاه ، یا پدال های ارگ ، یا استاپ های ارگ ، یا یک دسته کلیدهای چرخشی باشد که ممکن است به ما صدای ساکسیفون بدهد. ما به سادگی این ابزار را به عنوان مجموعه ای از سوئیچ ها روی مجموعه ای از گذرگاه ها و در اصل یک جریان دیجیتالی 0 و 1 در نظر می گیریم.

مرحله 2: سیم کشی از صفحه کلیدها

برای کمک به سیم کشی صفحه کلیدها ، یک برد مدار چاپی با استفاده از Eagle CAD ساخته شده است. اندازه آن در حدود 96 میلی متر در 43 میلی متر است و 8 مورد لازم است که در پشت مجموعه های صفحه کلید ارگان کشیده شده است.

اجازه دهید با جزئیات به این برد مدار چاپی (PCB) نگاه کنیم. تصویر سمت چپ قسمت جلوی PCB است که اجزای آن روی آن نصب شده است ، و سمت راست پشت آن است که ما اجزا را لحیم کرده ایم.

ابتدا ، اجزای 2X3 در بالا برای اتصال به کلیدهای بالا در نظر گرفته شده است ، با دو گذرگاه بالا 0 و 1 ، جفت بعدی 2 و 3 ، و جفت پایینی نیز گذرگاه 2 و 3. مشخص شد که یک PCB هدر 2X3 به اندازه کافی سفت بود تا سیم اتصال تک رشته ای را از کلیدها به سادگی به هدر فشار دهد ، مانند سیم کشی سپر آردوینو. سیم اتصال که از آن استفاده کردم از اندام اصلی بازیابی شد. قطر آن 0.75 میلی متر است

بنابراین هر سرصفحه 2X3 ستونی از کلیدهای برجسته برجسته یا به طور کلی یک نت را در خود جای می دهد. بنابراین هیئت مدیره به 8 مورد از این سرصفحه ها نیاز دارد. تصویر شامل یکی از این سرصفحه های زن در بالا سمت چپ است. قسمت میانی برد دارای 32 دیود (1N4148 یا مشابه) است که هر کدام مربوط به یکی از ورودی های قرمز است. قطبیت دیود همانطور که روی تخته مشخص شده است ، با کاتد (نوار سیاه) در انتهای بالای صفحه. یک دیود منفرد در موقعیت 4 نشان داده شده است. در نهایت ، یک هدر نر 2X5 تنها پایین ترین قسمت تخته را پر می کند. 2 پین بالایی آن متصل نیست. پین 1 در گوشه سمت راست پایین قرار دارد و به 4 دیود سمت چپ متصل می شود ، پین 2 به دیودهای 5-8 و در نهایت 29-32 به پین 8 متصل می شود. تخته. سیم کشی بین اجزای مختلف در داخل PCB انجام می شود و تنها لحیم کاری مورد نیاز دیودها و هدرها است.

8 عدد از این تخته های کامل بلافاصله در زیر دفترچه راهنما با استفاده از سوراخ های نصب شده نصب شده و به راحتی در سراسر اندام کشیده می شوند. بنابراین عملکرد این برد گرفتن یک بلوک از 8 کلید در 4 گذرگاه و ارائه آن به یک سربرگ مردانه است که کابل روبان 10 جهت برای انتقال به مرحله بعدی به آن متصل می شود. ممکن است طرح برد را از فایل فشرده ارائه شده بارگیری کنید.

مرحله 3: ادغام خروجی های صفحه کلید در Shift Registers

همانطور که در بالا نشان داده شده است ، دو PCB دیگر مورد نیاز است. آنها با نام DIN R5 شناخته می شوند و در دنیای MIDI محبوب هستند ، اگرچه آنها به سادگی عملکرد تغییر ثابتی را ارائه می دهند. ابتدا در قسمت افقی بالا ، 4 سربرگ مرد 2X5 را مشاهده می کنید که از طریق کابل روبان به همتای 2X5 در 8 تخته بالا متصل می شوند. ما برای قرار دادن 8 کابل از این قبیل به دو تخته DIN نیاز داریم.

در پایین صفحه تراشه های IC وجود دارد که یک رجیستر شیفت 32 بیتی را تشکیل می دهند ، و در نهایت 2 سربرگ 2X5 دیگر مورد توجه ما هستند ، یکی از آنها (J2) به تخته های DIN (دومی ما) و دیگری J1 به ریزپردازنده آردوینو یا آردوینو ما.

به طور خلاصه ، ما داریم -

• حداکثر 4 اتوبوس با 64 کلید تغذیه می شود
• 8 تخته 32 ورودی ، 8 خروجی در هر اتوبوس
• این 64 خروجی در 2 رجیستر شیفت 32 بیتی تغذیه می شود
• ریزپردازنده آردوینو در اتوبوس ها دوچرخه سواری می کند

مرحله 4: سخت افزار را کنار هم قرار دهید

اتصالات بین آردوینو ، دو تخته DIN و کابل های روبان از مجموعه کلید ارگان در تصویر بالا نشان داده شده است. توجه داشته باشید که J2 دوم DIN خالی است.

اتصال دهنده ها از فناوری IDC (تماس عایق-جابجایی) استفاده می کنند و سیم ها نیازی به جدا شدن یا جدا شدن ندارند. آنها روی کابل با ابزار فشرده سازی موجود در سرگرمی ها استفاده می شوند. در سمت چپ انتهای کابل چین دار ممکن است با تیغ تیغه محکم شود. در مرکز ، زیر اتصال یک سوکت زن 2X5 فراهم می کند. و در سمت راست یک نمای بالای اتصال دهنده.

تخته های DIN و تخته های PCB سفارشی با استفاده از پیچ های چوبی برنجی با سر گرد و جدا کننده به چوب ارگان متصل شده بودند. نمای بخشی از تخته های PCB سفارشی نصب شده در اندام در بالا نشان داده شده است. کابلهای سیم بالایی متصل کننده و کنترل کننده را به تخته متصل می کند و جرم سمت چپ از پدال ها بیرون می آید. سرانجام ، حذف ژنراتورهای تن و سایر عملکردهای مختلف اندام اصلی باعث شده تا از فضای خالی کابینت برای ذخیره شراب مجدداً استفاده شود.

مرحله 5: مجتمع آردوینو

مجتمع آردوینو که در سمت چپ دو برد DIN در بالا مشاهده می شود ، اکنون مورد بحث قرار می گیرد. این شامل سه لایه مجزا است که به عنوان سپر آردوینو به هم متصل شده اند. PCB های تشکیل شده از لایه ها به طور تصادفی دارای رنگ آبی ، سبز و قرمز هستند.

لایه آبی (در قسمت بالا) یک سپر تولید شده توسط Freetronics است که یک صفحه نمایش کریستال مایع 16X2 را ارائه می دهد. (2 ردیف 16 کاراکتری). این بسیار ضروری نیست ، اما در بررسی عملکرد صفحه کلید ، پدال و ایستگاه بسیار مفید است. این کتابخانه توسط کتابخانه LiquidCrystal هدایت می شود و سایر سخت افزارها را می توان به راحتی جایگزین کرد.

لایه قرمز (در پایین) Teensy 3.2 است که روی تخته Sparkfun Teensyduino نصب شده است. Teensy پشتیبانی مستقیم MIDI را ارائه می دهد و در غیر این صورت به عنوان Arduino UNO رفتار می کند. بنابراین استفاده از Teensy باعث صرفه جویی در اجزای پایین دست می شود. اتصال منبع تغذیه (5V 2A) در پایین سمت چپ است و اتصال USB از خروجی سریال یا MIDI در مرکز سمت چپ پشتیبانی می کند. هدرها در لبه های بالا و پایین عملکرد استاندارد سپر آردوینو را ارائه می دهند.

لایه سبز (بین آبی و قرمز قرار گرفته است) یک برد PCB سفارشی است. هدف آن به طور گسترده ای پشتیبانی از قطعات و قطعاتی مانند اتصال به برد DIN و قطع سیم کشی خارجی است. برخی از قابلیت های آن زائد است. این شامل برخی مدارها برای پشتیبانی از MIDI از طریق استاندارد Arduino UNO است. همچنین یک سربرگ مردانه 2X5 برای اتصال کابل روبان به هدر J1 در اولین برد DIN ارائه می دهد. قابلیت های دیگر شامل پشتیبانی از کنترل صدا می شود. ارگان اصلی از یک پتانسیومتر 10K (گلدان) استفاده می کرد که توسط کفش پا رانده می شد.

چهار سرفصل افقی اتصال استاندارد Arduino shield را به برد Teensy زیر و صفحه Liquid Crystal ارائه می دهد. اثر شبیه یک ایستگاه اتوبوس در گوشه پایین سمت چپ باقی مانده است و سربرگ عمودی بلند در سمت چپ اتصال به چهار گذرگاه ، کنترل صدا و زمین را فراهم می کند.

تخته سفارشی با استفاده از Eagle CAD توسعه یافته است ، و فایل های فشرده مجموعه Gerber ارسال شده به سازندگان PCB در فایل فشرده PCB2 موجود است.

مرحله 6: نرم افزار آردوینو

این نرم افزار در ابتدا برای Arduino UNO توسعه یافته بود ، و بعداً با تغییرات بسیار کمی برای استفاده از Teensy اصلاح شد. استفاده از پین بدون تغییر است.

صفحه نمایش کریستال مایع از دوجین پین استفاده می کند و تصمیم گرفته شد که از پین های آنالوگ در حالت دیجیتالی استفاده شود تا یک بلوک از پین های مجاور برای اتوبوس ها به دست آید. کنترل صدا از پین آنالوگ دیگری در حالت آنالوگ استفاده می کند.

بیشتر نرم افزارها مربوط به خواندن کلیدهای جداگانه ، کلیدهای پدال و توقف با فعال کردن هر گذر به نوبه خود و خروج مقادیر بیت از رجیسترهای شیفت ارائه شده توسط تخته های DIN است.

محیط پایین دستی معمولاً شامل پردازنده ای با ویندوز یا UNIX یا لینوکس و یک Synthesizer نرم افزاری مانند FluidSynth است که به نوبه خود توسط jOrgan مدیریت می شود. FluidSynth در نهایت توسط یک یا چند Soundfont هدایت می شود ، که مشخص می کند هنگام دریافت یک فرمان MIDI خاص ، چه صدایی تولید می شود. قیاس هایی با فونت های پردازش کلمه وجود دارد. برای صفحه کلید و پدال ها ، تغییر از اسکن قبلی منجر به ایجاد یک دنباله MIDI Note On یا Note Off می شود. کلید سمت چپ MIDI 36 است و در سراسر صفحه کلید افزایش می یابد. فهرست گذرگاه به راحتی محدوده ای را برای شماره کانال MIDI فراهم می کند. برای کلیدهای توقف ، توالی های کنترل برنامه MIDI ایجاد می شود ، یا ممکن است منطقی باشد که Note را روشن/خاموش کرده و برای تفسیر ، تنظیم و گسترش آن به jOrgan یا نرم افزارهای مشابه MIDI پایین دست بسپارید. هر راهی که طی شود ، تصمیم نهایی با تعریف Soundfont (های) پایین دست تحمیل می شود. این نرم افزار در انواع مختلف برای تولید MIDI از طریق USB به ویندوز با برنامه Wurlitzer و FluidSynth و Raspberry Pi که از FluidSynth و یک MIDID Soundfont عمومی استفاده می کند ، استفاده شده است. این توصیف ظاهراً مبهم است ، اما هر کسی که با محیط آردوینو یا C آشنا باشد ، در اصلاح آن برای اهداف خود مشکلی نخواهد داشت. مستندات داخلی معقول و مدولار منطقی وجود دارد.

نرم افزار آردوینو در organino.zip موجود است.