Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- pm:prj2025:avaduva:andrei.diaconu1410 [2025/05/13 07:26]
andrei.diaconu1410 [Descriere generală]
+++ pm:prj2025:avaduva:andrei.diaconu1410 [2025/05/28 14:22] (current)
andrei.diaconu1410 [Software Design]
@@ Line 5: / Line 5: @@
 ===== Descriere generală =====
-  * Clapa va trimite semnale MIDI catre un pin GPIO configurat ca input.
+  * Clapa va trimite semnale MIDI catre USART.
   * Microcontrollerul va procesa aceste semnale, activand un semnal PWM corespunzator notei primite, iar ieșirea va fi transmisa catre un difuzor sau o mufa audio.
   * Un buton va fi utilizat pentru a comuta intre doua moduri de input: claviatura live sau citirea unui fisier MIDI de pe cardul SD.
-  * Ecranul si cititorul de carduri SD vor comunica cu microcontrollerul prin SPI.
+  * Ecranul va comunica prin protocolul I2C.
-  * Circuitul de iesire consta intr-un opamp si un filtru trece-jos RC pentru a reduce zgomotul din semnalul audio.
+  * Cititorul de carduri SD va comunica cu microcontrollerul prin SPI.
+  * Circuitul de iesire consta intr-un amplificator si un filtru trece-jos RC pentru a reduce zgomotul din semnalul audio si a proteja pinii de PWM.
 {{:pm:prj2025:avaduva:synth2.png?400|}}
 ===== Hardware Design =====
+=== Lista componente ===
+| Nr. | Componentă                            | Cantitate | Info                          |
+| 1   | Arduino Nano                          | 1         | Microcontroler   |
+| 2   | Conector DIN 5 pini mama              | 1         | Input pentru clapa |
+| 3   | octocuplor 4n25                       | 1         | Pentru a proteja arduino-ul folosit in circuitul de input|
+| 4   | dioda de protectie                    | 1         | Pentru a proteja led-ul octocuplorului |
+| 5   | rezistente de pull up                 | 2         | Pentru buton si inputul midi |
+| 6   | Modul micro sd                        | 1         | interfata cu sd cardul SPI|
+| 7   | Ecran oled                            | 1         |  I2C                     |
+| 8   | Rezistente 10K ohmi                   | 3         | Protejeaza pinii de output PWM in caz de numai unul genereaza semnal|
+| 9   | Potentiometru 100k ohmi                    | 1         | Pentru filtru trece jos |
+| 10  | Condensator 10nF                      | 1 | Pentru filtru trece jos|
+| 11  | Modul amplificator lm386              | 1 | Amplifica semnalul pentru a proteja pinii de output |
+| 12  | Speaker 1W                            | 1 | - |
+{{:pm:prj2025:avaduva:whatsapp_image_2025-05-17_at_21.11.13.jpeg?600|}}
+=== Schema Electrica ===
+{{:pm:prj2025:avaduva:synth_schem.png?900|}}
+  * Circuit midi input
+Am folosit un octocuplor pentru a proteja pinii de intrare ai Arduino-ului. Atunci cand clapa trimite semnal LOW, pinul 5 (data line) al  mufei este conectat la masa iar pinul 4 ( power line) la 5V, ledul octocuplorului se aprinde. Acest lucru face ca fototransistorul din interiorul octocuplorului sa conduca, astfel pinul RX al Arduino-ului va primi un semnal de LOW. In mod similar se intampla si in cazul semnalului HIGH.
+   * Circuit PWM out:
+Deoarece Arduino-ul are 3 timere, pot folosi 3 pini pentru a genera semnale PWM diferite. Acestia sunt conectati la un filtru trece-jos cu rezistenta variabila prin 3 rezistente de 10K ohmi pentru a proteja pinii de output. Filtrul trece-jos  poate netezi o undă pătrată, transformând-o într-o undă triunghiulară și modificând astfel sunetul de la unul aspru la unul mai placut. In final, semnalul intra intr-un amplificator LM386 pentru a putea fi auzi prin difuzor si pentru a proteja pini (fiind un speaker de 8 ohmi curentul necesar ar fi prea mare pentru pinii arduinoului fara un amplificator).
+=== Pini Folositi ===
+| Pin Arduino | Conectat la                            | Descriere                |
+| 5V          | Vcc | Alimentare               |
+| GND         | Toate GND-urile                        | Masă comună              |
+| D0 (RX)     | Iesire Octocuplor                                   | Input semnal midi           |
+| D1 (TX)     | —                                      |               |
+| D3          | R4                                     | Semnal PWM către difuzor |
+| D5          | R5                                     | Semnal PWM către difuzor |
+| D9          | R6                                     | Semnal PWM către difuzor |
+| D2          | Buton S1                               | Intrare digitală         |
+| D10         | CS (Pin 6 MicroSD)                     | SPI chip select          |
+| D11         | MOSI (Pin 4 MicroSD)                   | SPI MOSI                 |
+| D12         | MISO (Pin 3 MicroSD)                   | SPI MISO                 |
+| D13         | SCK (Pin 5 MicroSD)                    | SPI Clock                |
+| A4 (SDA)    | SDA OLED                               | Comunicare I2C (date)    |
+| A5 (SCL)    | SCL OLED                               | Comunicare I2C (ceas)    |
+<note>{{:pm:prj2025:avaduva:whatsapp_image_2025-05-17_at_23.07.18.jpeg?600|}}
+Dovada functionare ecran.</note>
 <note tip>
@@ Line 23: / Line 78: @@
 ===== Software Design =====
+Am folosit Arduino IDE pentru mediul de dezvoltare.
+Biblioteci folosite:
+- **SdFat.h**,** MD_MIDIFile.h**:
+Pentru a citi si procesa fisiere MIDI de pe cardul SD.
+- **SSD1306Ascii.h**, **SSD1306AsciiWire.h**:
+Pentru a afisa informatii pe ecranul OLED.
+**Structura cod**:
+Sistemul are 3 stari:
+  - **MANUAL** - sintetizatorul primeste comenzi MIDI de la claviatura si ecranul OLED afiseaza informatii despre notele primite.
+  - **LOADING** - sintetizatorul citeste fisierul MIDI de pe cardul SD si il incarca in memorie.
+  - **PLAYING_SD** - sintetizatorul reda fisierul MIDI incarcate de pe card.
+**Initialiare**:
+In Setup() se initializeaza timerul pentru PWM, interuptul de pe pinul 2, cardul SD, obiectul MIDI (pentru redare din fisier MIDI) si ecranul. De asemenea, se seteaza starea initiala a sistemului la MANUAL.
+**Loop**:
+  - **MANUAL**: se citesc 3 bytes pe usart si functia handleMidi() seteaza frecventa timerul si afiseaza informatiile pe ecran.
+  - **LOADING**: se citeste fisierul MIDI de pe cardul SD si se incarca in obiectul MIDI, dupa programul trece in starea PLAYING_SD automat.
+  - **PLAYING_SD**: se apeleaza functia getNextEvent() pentru a reda urmatorul eveniment MIDI din fisierul incarcat. Astfel se simuleaza primirea de comenzi MIDI de la claviatura.
+Trecerea intre stari se face prin apasarea butonului de pe pinul 2, care declanseaza un interupt.
+Aceasta trece de la starea MANUAL la LOADING sau de la starea LOADING, PLAYING_SD la MANUAL.
+Este implementata si debouncing pentru a evita treceri multiple intre stari la o singura apasare a butonului.
+Totodata la apasarea de 2 ori a butonului sistemul trece in **teaching mode** atunci cand reda fisiere, reducand viteza de redare a fisierului si afisand informatii despre note pe ecran.
+Functia **showNoteName()** calculeaza numele si octava notei primite si le afiseaza pe ecran.
+Notiuni din laborator aplicate:
+  * PWM: pentru a genera semnalul audio.
+  * Interupt: pentru a schimba starea sistemului la apasarea butonului.
+  * USART: pentru a primi comenzi de la clapa.
+{{:pm:prj2025:avaduva:diaconuandrei_synth1.zip| cod sursa}}
+[[https://www.youtube.com/watch?v=0_4VnZYQpdc|demo]]
 <note tip>
 Descrierea codului aplicaţiei (firmware):
@@ Line 34: / Line 131: @@
 ===== Rezultate Obţinute =====
 <note tip>
@@ Line 40: / Line 138: @@
 ===== Concluzii =====
+Desi nu am putut implementa de la 0 citirea fisierelor midi, proiectul m-a ajutat sa invat mai mult despre acest protocol si despre cum functioneaza clapa digitala. Am învatat cum sunt interpretate comenzile MIDI și cum acestea pot fi folosite pentru a genera sunete în timp real. De asemenea, am avut ocazia sa experimentez cu un filtru trece-jos RC si sa reusesc sa trec peste bug-uri hardware.
 ===== Download =====