Autorul poate fi contactat la adresa: Login pentru adresa

Proiectul meu este un tuner pentru chitara (de orice tip). Tuner-ul functioneaza astfel:

• Utilizatorul selecteaza o nota dorita, apoi emite un sunet; un microfon instalat pe placa va prelua sunetul si ii va da feedback in legatura cu distanta fata de nota dorita. Pe ecran va aparea “distanta”:
  

Logica tuner-ului poate fi descrisa prin urmatoarea schema bloc:

Lista de materiale necesare realizarii proiectului:

Schema electrica ce include LCD-ul conectat la ATMEGA324, precum si circuitul de preamplificare, conectat la pinii de ADC ai microcontroller-ului este urmatoarea:

Pentru dezvoltarea codului, am lucrat initial pe Windows si apoi pe Linux. Pentru Windows, am instalat pachetul avr-gcc si am folosit (in lipsa de altceva) Programmer's Notepad (este, totusi, mai okay decat gvim). Pentru Linux am instalat, de asemenea avr-gcc, dar, din fericire, Linux are vim .

Programul poate fi impartit in urmatoarele module:

• LED pentru output si stare;
• LCD;
• buton de input + intrerupere;
• pin de input pentru microfon;
• timer + intrerupere.

Practic, modulele interactioneaza precum in schema urmatoare:

Pentru interfatarea LCD-ului m-am folosit de API-ul pus la dispozitie in laboratorul 1. La pornirea aplicatiei, utilizatorul are posibilitatea de a selecta nota pe care doreste sa o testeze.

Acest lucru se face prin:

• afisarea pe ecran a notelor suportate:

#define E  164.81                                                               
#define A  220.00                                                               
#define D  293.66                                                               
#define G  391.99                                                               
#define B  493.88                                                               
#define EH 659.26

• pozitionarea cursorului pe una dintre note, ceea ce inseamna ca nota a fost selectata:

/******************************************************************************/
/* LCD specific stuff. */                                                       
#define FST_LINE_FST_CHAR 0x00                                                  
#define SND_LINE_FST_CHAR 0x40                                                  
#define EMPTY_LINE "                "                                           
/******************************************************************************/
LCD_printAt (FST_LINE_FST_CHAR + chosen_string * 3, "");

• updatarea valorii variabilei chosen_string, care retine indexul notei selectate.

Ideea de preluare si prelucrare a input-ului de la circuitul de preamplificare este asemanatoare cu cea descrisa aici: http://www.myplace.nu/avr/gtuner/index.htm, desigur, cu unele modificari. Iesirea circuitului de preamplificare este legata pe portul B, pinul PB7 si este setata ca input pentru ATMEGA.

void input_init (void) {                                                        
    DDRB &= ~(1 << PB7);                                                        
    PCICR |= (1 << PCIE1);                                                      
    PCMSK1 |= (1 << PCINT15);                                                   
}

Tensiunea de la pin este citita ca 0 sau 1 logic, in functie de tensiune. Un semnal 1 logic va activa o intrerupere, unde se incrementeaza un contor.

ISR (PCINT1_vect) {                                                             
    if ((PINB & (1 << PB7)) == 0) {                                             
        /* If there is a low-high transition */                                 
        count_down_up++;                                                        
    }                                                                           
} 

In program, este initializat un timer, cu urmatoarele proprietati: prescaler = 256, tip CTC, TOP = OCR1A = 31 250. Practic, frecventa lui este de 2Hz, deci expira o data la 0.5s.

void timer1_init (void) {                                                       
    TCCR1B |= (1 << CS12) | /* Prescaler = 256 */                               
              (1 << WGM12); /* Clear on compare, TOP = OCR1A */                 
    TIMSK1 |= ( 1<< OCIE1A);                                                    
    OCR1A = 31250; /* TOP */                                                    
}

La expirarea timer-ului, se trateaza rutina de intrerupere. Se asteapta un numar de 3 intreruperi pentru a calcula o medie a numarului de treceri LOW-HIGH a semnalului receptionat. Daca inmultim valoarea obtinuta cu 2, se obtine frecventa semnalului. Aceasta se compara cu frecvente standard pentru note muzicale:

/* Two times the standard guitar guitar tunings as per                          
 * http://en.wikipedia.org/wiki/Guitar_tunings#Standard */                      
float std_fr[] = {164.81, 220.00, 293.66, 391.99, 493.88, 659.26};              
char *str_std_fr[] = {"E  ", "A  ", "D  ", "G  ", "B ", "EH"};

Se calculeaza procentul cu care difera nota emisa fata de nota dorita (in mod absolut), dupa care se afiseaza pe ecranul LCD-ului.

Din cauza circuitului de preamplificare, tuner-ul nu functioneaza cu foarte mare acuratete. Dar, totusi, functioneaza

• A fost un proiect interesant si am gasit pe internet numeroase moduri de implementare a partii de software a tuner-ului, unele simple (precum cel dupa care m-am inspirat si eu), altele mai complexe. Faptul ca nu cant la chitara sau la vreun alt instrument nu mi-a fost de mare ajutor in realizarea proiectului, dar, pana la urma, determinarea frecventelor de input si a departarii fata de frecventa dorita nu au depins de acest aspect, deci cred ca este un proiect realizabil pentru oricine;
• Conectarea placutei la calculator in vederea scrierii de cod este foarte pretentioasa. Initial, am incercat sa lucrez la calculatorul meu, sub Linux Mint 17.1, dar nu a vrut sa o vada nicicum, ce sa mai zic de scris cod. Am trecut la un alt laptop, care avea si Linux si Windows. Pe aceeasi versiune de Linux, imi vedea placuta, dar nu puteam sa scriu cod. Pe Windows 7, in schimb, mi-a vazut placuta si a mers sa o si programez. In cele din urma, am incercat si un al treilea laptop, care tot Linux Mint 17.1 avea pe el si … surpriza, a mers bine totul. Concluzie: a treia e cu noroc;
• O scurta excursie pe Maica Domnului in vederea procurarii de materiale pentru proiect m-a facut sa imi dau seama ca poate cursul de Marketing nu e chiar rau, pentru ca te invata ca trebuie sa iti alegi cu atentie si zona de desfacere - de ce toate magazinele de electronice din Bucuresti s-au inghesuit pe aceeasi strada, vand aceleasi produse si practica aceleasi preturi, n-am putut sa inteleg.

Arhiva cu proiectul contine biblioteca LCD (lcd.c si lcd.h), precum si fisierul sursa main.c si fisierul Makefile: georgianaciocirdel_334cc_proiectpm.zip

Am folosit Gitlab pentru versionare, pentru ca am schimbat de cateva ori implementarea tuner-ului (initial folosisem ADC, dar, ulterior, mi-am dat seama ca este mai simplu cu un pin oarecare de input). Codul se gaseste aici: https://gitlab.cs.pub.ro/georgiana.ciocirdel/pm-proiect

• 02.05.2015 - terminat + programat placuta de baza :)

• 08.05.2015 - adaugat schema electrica + lista piese;
• 14.05.2015 - lipit pini pentru conectarea LCD-ului + lipit componente pentru circuitul de preamplificare

• 22-24.05.2015 - lucru la partea software a proiectului;
• 27.05.2015 - lucru la partea software a proiectului;
• 28.05.2015 - finalizare wiki si proiect.

• Datasheet LCD- http://www.engineersgarage.com/sites/default/files/LCD%2016x2.pdf
• Datasheet ATMEGA - http://cs.curs.pub.ro/wiki/pm/_media/doc8272.pdf
• Wikipedia - Musical notes: http://en.wikipedia.org/wiki/Musical_note#Note_frequency_.28hertz.29
• Wikipedia - Guitar tunings: http://en.wikipedia.org/wiki/Guitar_tunings#Standard
• Proiectul din 2007 al lui Razvan Tataroiu : https://sites.google.com/site/razvan784/proiectproiectareacumicroprocesoare
• Tutorial util - http://www.myplace.nu/avr/gtuner/index.htm
• Laboratorul de LCD - http://cs.curs.pub.ro/wiki/pm/lab/lab1
• Laboratorul de intreruperi si timere - http://cs.curs.pub.ro/wiki/pm/lab/lab2
• Laboratorul de ADC - http://cs.curs.pub.ro/wiki/pm/lab/lab6