سینت سایزر Arduino MIDI Chiptune: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

با استفاده از یک سینت سایزر معتبر 8 بیتی chiptune ، می توانید موسیقی اولیه بازی های رایانه ای را دوباره تجربه کنید ، که می توانید MIDI را از راحتی هر نرم افزار DAW مدرن کنترل کنید.

این مدار ساده با استفاده از آردوینو یک تراشه تولید کننده صدا قابل برنامه ریزی AY-3-8910 (یا یکی از کلون های متعدد آن) را برای بازسازی صدای آن دهه 1980 استفاده می کند. برخلاف بسیاری از طرح هایی که برای ویرایش موسیقی به نرم افزار تخصصی نیاز دارند ، این دستگاه شبیه یک دستگاه USB MIDI استاندارد به نظر می رسد. سینتی سایزر دارای الگوریتم هوشمندانه ای است که سعی می کند بیشترین نت های مرتبط با موسیقی را پخش کند. در بسیاری از موارد می توانید فایل های MIDI بدون ویرایش را مستقیماً به سمت آن پرتاب کنید و آهنگ درست بیرون بیاید. هزینه کل باید حدود 20 پوند باشد.

مرحله 1: چیزهایی که شما نیاز دارید

لیست کامل قطعات این مورد ، همانطور که در تصاویر مشاهده می کنید ، به شرح زیر است:

• کلون Sparkfun Pro Micro (گزینه 5 ولت ، 16 مگاهرتز). من از این مورد در آمازون استفاده کردم.
• تراشه یاماها YM2149F PSG. من خودم را از eBay گرفتم.
• 2 خازن سرامیکی 100 * 100F
• 1 عدد از مقاومتهای 75R ، 1K و 100K (قدرت 1/4 وات خوب است).
• خازن دیسک سرامیکی 4.7nF
• خازن الکترولیتی 1uF (درجه ولتاژ> 5V).
• سوکت IC 40 پین 0.6 اینچی
• سرصفحه های 2 * 12 راه 0.1 اینچی (این مورد از CPC)
• صفحه نمونه اولیه ، تقریباً 3 اینچ در 2 اینچ من یک بسته عمده از اینها خریدم ، دوباره در آمازون.
• سوکت فونو سوار بر PCB
• مینیاتور سیم جامد (مانند این).

همچنین به آهن لحیم کاری ، لحیم کاری ، سیم برش ، انبردست و سیم کش نیاز خواهید داشت.

مرحله 2: قسمتهای جایگزین

تراشه های تولید کننده صدا با قابلیت برنامه ریزی دیگر

YM2149 مورد استفاده من یک کلون از IC اصلی ابزارهای اصلی AY-3-8910 است. (اولین نمونه اولیه از AY-3-8910 استفاده کرد که از eBay خریداری کردم ، اما مشخص شد که تولید کننده نویز سفید کار نمی کند. چهره غمگین). می توانید از هر یک برای این پروژه بدون هیچ گونه تغییری استفاده کنید.

جنرال اینسترومنتز انواع AY-3-8912 و AY-3-8913 را تولید کرد ، که همان سیلیکون در بسته های کوچکتر بود ، بدون پین های ورودی/خروجی اضافی. این پین ها برای اهداف صوتی مورد نیاز نیستند و این پروژه از آنها استفاده نمی کند. می توانید از AY-3-8912 یا -8913 استفاده کنید ، فقط پین های نشان داده شده در بالا را دنبال کنید.

آردوینوس های جایگزین

"Pro Micro" که من استفاده کردم یک کپی از برد Pro Micro Sparkfun است. اگر از کد آردوینو اطمینان ندارید ، بهتر است به این نکته پایبند باشید. اگر از سازگاری طرح خوشحال هستید ، به مشخصات زیر نیاز دارید

• دستگاه ATmega 16u4 یا 32u4 (لازم است به عنوان دستگاه USB MIDI عمل کند ؛ ATmega 168 یا 328 نمی تواند این کار را انجام دهد).
• عملکرد 5V (AY-3-8910 با 5V اجرا می شود) و سرعت کلاک 16 مگاهرتز.

• حداقل 13 خط دیجیتال ورودی/خروجی.

  پین پورت PB5 باید متصل باشد (از آن برای تولید سیگنال ساعت 1 مگاهرتز استفاده می شود). در Pro Micro از این به عنوان پین I/O D9 استفاده می شود

تخته های آردوینو لئوناردو و میکرو هر دو مناسب هستند ، اگرچه من آنها را امتحان نکرده ام.

اجزای دیگر

مقاومتها و خازنهای مورد استفاده در اینجا خاص نیستند. هر قسمتی از (تقریبا) مقدار مناسب باید کار کند.

مرحله 3: چسباندن برد مدار

برای ساختن مدار ، بهتر است با قرار دادن سوکت ها شروع کنید ، سپس مقاومت ها و خازن ها را اضافه کنید. ما در مرحله بعد سیم کشی اینها را با هم پوشش می دهیم.

با استفاده از تصویر بالا به عنوان راهنما ، سوکت IC 40 پینی را قرار دهید ، تخته را برگردانید و ابتدا در دو پین گوشه مخالف لحیم کنید. اگر سوکت به صورت تخت روی تخته قرار نگرفته باشد ، با یکبار فروش مجدد یک یا دیگر پین ها می توان آن را به راحتی تعمیر کرد. وقتی خوب شد بقیه را لحیم کنید.

دو سوکت 12 پینی را قرار دهید ، سپس آردوینو را داخل آنها قرار دهید تا در حین لحیم کاری عمودی و ثابت بمانند. دوباره ، لحیم کاری دو پین در هر انتهای ابتدا اجازه می دهد تا قبل از لحیم کاری نهایی بررسی شود.

برای سوکت خروجی صدا ، از یک مته کوچک برای بزرگ کردن سوراخ های PCB استفاده کردم ، زیرا برچسب های نصب نسبتاً بزرگ هستند.

مرحله 4: سیم کشی

پس از قرار گرفتن اجزای اصلی ، می توان آنها را در پشت برد ، به دنبال مدار بالا ، سیم کشی کرد.

اجزای خروجی صدا (R2 ، R3 ، C2 ، C3) و خازن های جداکننده (C1 ، C4) را می توان با سیم جامد (یا قطع سیم های قطعه) متصل کرد. اتصال زمین و برق از آردوینو به تراشه PSG (سیم های قرمز و سیاه ، در تصویر) اکنون قابل انجام است.

خروجی های مختلف Pro Micro تا AY-3-8910 به شرح زیر متصل می شوند (برای تعیین پین به راهنمای اتصال مراجعه کنید):

سیگنال Arduino AY-3-8910 پین

DA0 D2 37 DA1 D3 36 DA2 D4 35 DA3 D5 34 DA4 D6 33 DA5 D7 32 DA6 D8 31 DA7 A0/D18 30 BC1 D10 29 BC2 MOSI/D16 28 BDIR MISO/D14 27 RESET# SCLK/D15 23 CLOCK D9 22 (از طریق R1 ، 75 اهم)

مرحله 5: برنامه نویسی با استفاده از Arduino IDE

اگر با آردوینو تازه کار هستید ، توصیه اکید می کنم یکی از بسیاری از آموزش های اساسی را امتحان کنید. راهنمای اتصال Sparkfun جزئیات کامل را ارائه می دهد. با دنبال کردن آموزش "چشمک زدن" می توانید بررسی کنید که برنامه نویسی اولیه کار می کند. آردوینوها برای متقاعد کردن به حالت 'bootloader' (که در آن می توانید طرح های جدید را بارگذاری کنید) کمی مشکل است ، بنابراین کمی تمرین با یک مثال ساده مفید است.

هنگامی که خوشحال شدید ، فایل chiptunes.ino متصل به این صفحه را بارگیری کرده و آن را بسازید و بارگذاری کنید. (دریافتم که استفاده از نوع برد "Arduino/Genuino Micro" برای این طرح مناسب است ، اگر می خواهید از نصب پشتیبانی برد Sparkfun صرف نظر کنید.

همچنین ، توجه داشته باشید که اگر از Mac استفاده می کنید ، پس از بارگذاری طرح برای اولین بار ، تنظیم "Port" باید تغییر کند. با آردوینو "خالی" (یا با استفاده از طرح Blinky) ، مانند /dev/cu.usbmodemXXXX ، مانند تصویر بالا ظاهر می شود. هنگامی که دستگاه USB MIDI فعال است (همانطور که توسط chiptunes.ino sketch استفاده می شود) /dev/cu.usbmodemMID1 خواهد بود.

مرحله 6: آزمایش و استفاده از Synth

هنگامی که Arduino برنامه ریزی شد ، ایستگاه کاری شما باید آن را به طور خودکار به عنوان یک دستگاه USB MIDI تشخیص دهد. با نام "Arduino Micro" ظاهر می شود - شما باید بتوانید این را در Device Manager در Windows یا برنامه "System Information" در سیستم عامل Mac مشاهده کنید.

در Mac ، می توانید از برنامه Audio MIDI Setup برای اجرای یک آزمایش اولیه استفاده کنید. برنامه را شروع کنید ، سپس پنجره -> نمایش MIDI Studio را انتخاب کنید. این پنجره MIDI Studio را نشان می دهد - همه رابط های MIDI شما در آرایش کمی تصادفی ظاهر می شوند - که امیدوارم شامل دستگاه "Arduino Micro" باشد. اگر روی نماد "Test Setup" در نوار ابزار کلیک کنید ، و سپس روی پیکان رو به پایین (تصویر را ببینید) در دستگاه Arduino Micro کلیک کنید ، برنامه یادداشت های MIDI را به synth ارسال می کند. (اینها به طور خاص تنظیم کننده نیستند!) Synth باید در این مرحله صداهای تصادفی ایجاد کند.

سپس می توانید 'Arduino Micro' را به عنوان یک دستگاه خروجی به راه اندازی MIDI ایستگاه کاری دیجیتال صوتی خود اضافه کنید و شروع به پخش کنید!

• سینت در کانال های MIDI 1 تا 4 پاسخ می دهد. هر کانال صدای متفاوتی دارد (خوب ، یک پاکت صدا متفاوت).
• یادداشت های MIDI بین 24 تا 96 (C1-C7) پذیرفته می شود. یادداشت های خارج از این محدوده نادیده گرفته می شود.

• کانال MIDI 10 صداهای درام را پخش می کند. به اعداد بین 35 تا 50 توجه کنید (نگاه کنید به

  www.midi.org/specifications-old/item/gm-level-1-sound-set) پذیرفته می شود.

• سه کانال صوتی در AY-3-8910 وجود دارد. سیستم عامل synth سعی می کند جدیدترین پیام ارسال شده را پخش کند ، در حالی که بالاترین و کمترین یادداشت های درخواست شده همچنان در حال پخش است. در صورت لزوم سایر نت ها (معمولاً نت های میانی در یک آکورد) قطع می شوند.

و این در مورد آن است. خوش بگذره!

مرحله 7: پی نوشت ها

درباره لحن نمایشی

لحن نمایشی - آریا ملکه معروف شب موتزارت - به سرعت از فایل MIDI ای که در اینترنت پیدا کردم (https://www.midiworld.com/mozart.htm) به سرعت قابل ایجاد شد. شخص دیگری همه کارهای سخت را انجام داد!

من از Presonus Studio One در Mac استفاده می کنم و فایل MIDI به چهار آهنگ جداگانه وارد شد. مقدار کمی ویرایش در جایی که یادداشت های همراه از آهنگ اصلی بیشتر است ، مورد نیاز بود و برخی از ناهنجاری های نامتعارف بین یادداشت ها حذف شد.

صوتی که روی کلیپ می شنوید مستقیماً از synth است ، فقط با لمس EQ و اشباع برای ایجاد حس کمی از "ماشین بازی" در حالت low-fi.