Цифровой синтезатор звуковых эффектов сирены. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Звонки и аудио-имитаторы

 Комментарии к статье

Цифровой синтез звуковых сигналов в последнее время получает все более широкое распространение. В отличие от аналоговых, цифровые методы синтеза обеспечивают более высокую точность, относительную простоту схемотехнической реализации и высокую воспроизводимость конструктивных решений. В данной статье рассматривается базовая версия синтезатора звуковых эффектов быстрой милицейской и медленной “завывающей” пожарной сирены. Воспроизведение и повторение эффектов производится в автоматическом режиме.

В отличие от аналогового синтеза, требующего точной подстройки частоты опорных синусоидальных гернераторов, цифровой синтез позволяет значительно упростить схемотехнику, благадаря применению счетчиков с переменным коэффициентом деления типа КР1564ИЕ7, что позволяет значительно уменьшить число используемых микросхем [1]. Счетчик КР1564ИЕ7 представляет собой делитель частоты с переменным коэффициентом деления. Управление им производится цифровым кодом, поступающим на входы параллельной загрузки счетчика. Этот код является двоичным числом, соответствующим эквивалентному весовому выражению коэффициента деления счетчика. И если этот код изменять с определенной тактовой частотой, то на выходе микросхемы КР1564ИЕ7 появится ряд делений частоты задающего генератора - тональный сигнал, частота которого изменяется по определенному закону [2].

Закон изменения частоты тонального сигнала можно задать, к примеру, в виде линейно нарастающей и убывающей последовательности двоичных кодов, сформированной с помощью восьмиразрядного реверсивного счетчика. В таком случае эквивалентное численное выражение двоичного кода может изменяться, к примеру, от нуля до максимального значения и обратно. Изменение скорости нарастания и убывания двочного кода также можно выбирать аппаратно, что будет означать изменение скорости нарастания и спада тональности сирены.

(нажмите для увеличения)

Схема электрическая принципиальная цифрового синтезатора звуковых эффектов сирены представлена на рис.1. Синтезатор состоит из перестраиваемых НЧ и ВЧ-генераторов, элементы DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4, соответственно; электронного ключа DD2.1; предварительного делителя с переменным коэффициентом деления DD3; реверсивного счетчика-формирователя двоичных кодов по закону нарастания-убывания DD6, DD7; дешифратора-ограничичеля максимального и минимального значений кодовой последовательности DD8; делителя с переменным коэффициентом деления DD9, DD10; триггера-делителя-формирователя меандра DD11.1; триггера состояний "запуск"-"стоп" DD11.2 и счетчика числа повторений периодов звуковых эффектов сирены DD12. Сигнал с выхода триггера-делителя подается на ключевой усилитель, выполненный на транзисторах VT1…VT3. Питается синтезатор через интегральный стабилизатор типа КР142ЕН5А, установленный на плате устройства.

Запуск синтезатора производится коротким положительным импульсом амплитудой 5В длительностью не менее 100 нс или кратковременным нажатием кнопки SB1. При этом триггер DD11.2 сбрасывается в нулевое состояние и сигналом с прямого выхода разрешает работу триггера DD11.1 и счетчика DD12, а сигналом с инверсного выхода разблокирует счетчики DD6, DD7 и разрешает работу генераторов DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4. В этот момент времени генератор на элементах DD1.1, DD1.2 работает на минимальной частоте, задавемой подстроечным резистором R2, поскольку электронный ключ DD2.1 закрыт и резистор R4 отключен. Выходные прямоугольные импульсы генератора делятся счетчиком DD3, коэффициент деления которого устанавливается перемычками S1…S4. В начальный момент времени счетчик DD12 находится в нулевом состоянии, поэтому на выходе элемента DD4.4 формируется уровень логической единицы. Следовательно, коэффициент деления счетчика DD3 максимален и равен 15, поскольку на все его входы предустановки D0…D3 (выводы 15, 1, 10, 9) поступают уровни логических единиц.

Начальное состояние счетчиков DD6, DD7 соответствует максимальному двоичному коду, поскольку перед моментом обнуления триггера DD11.2 на входы предустановки "C" (выводы 11) данных счетчика воздействовал уровень логического нуля. В таком случае, уровень логического нуля, сформированный на выходе старшего разряда "15" (вывод 17) дешифратора DD8, через перемычку S6 сбрасывает RS-триггер DD5.1-DD5.2 в нулевое состояние. Режим работы счетчиков DD6, DD7 определяется как вычитание. Такому состоянию устройства соответствует возрастание тональности медленной “завывающей” пожарной сирены.

Прямоугольные импульсы с выхода ВЧ-генератора с частотой около 100 КГц поступают на вход вычитания счетчика DD9, а с его выхода - на вход вычитания счетчика DD10. На выходе DD10 формируется тональный сигнал, соответствующий текущему отсчету двоичного кода, приходящего на входы предустановки счетчиков DD9, DD10. Импульсы на выходе DD10 имеют большой коэффициент заполнения (величина обратная скважности), поэтому требуют для формирования меандра применения триггера-делителя DD11.1. Интегрирующая цепочка C3R9 увеличивает выходные импульсы по длительности для четкого срабатывания триггера DD11.1.

При достижении счетчиком DD7 нулевого состояния, на выходе "0" (вывод 1) дешифратора DD8 формируется уровень логического нуля, который устанавливает триггер DD5.1 в единичное состояние, изменяя, тем самым, режим счетчиков DD6, DD7 на суммирование. Одновременно на выходе элемента DD4.3 формируется отрицательный импульс, который своим положительным перепадом увеличивает состояние счетчика DD12 на единицу. Теперь, благодаря работе счетчиков DD6, DD7 в режиме суммирования, происходит убывание тональности зывывающей медленной сирены. Изменение состояний счетчика DD7 индицирует линейка светодиодов HL1…HL14.

При переходе счетчика DD12 во второе состояние и установленном диоде VD1, на выходе диодного дешифратора VD1…VD7 формируется уровень логической единицы, который открывает ключ DD2.1 и устанавливает максимальную частоту генератора DD1.1, DD1.2, что соответствует началу воспроизведения звуковых эффектов быстрой милицейской сирены. Далее будет сформировано три полных периода быстрой милицейской сирены, после которых на выходе "9" (вывод 11) счетчика DD12 будет сформирован положительный импульс, переводящий триггер DD11.2 в исходное единичное состояние. Теперь устройство готово к новому запуску.

Устройство собрано на печатной плате (рис. 2) размерами 150 x 90 мм из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. В устройстве применены ИМС серий К561, КР1564, резисторы постоянные - МЛТ-0,125, подстроечные - СП3-38б, конденсаторы - неполярные типа К10-17, оксидные - типа К50-35, светодиоды HL1…HL14 - типа АЛ307АМ, БМ, интегральный стабилизатор DA1 - типа КР142ЕН5А, кнопка типа КМ1-1. ИМС серии КР1564 (74HCxxN) заменимы на соответствующие аналоги серии КР1554 (74ACxxN).

Налаживание устройства заключается в установке желаемой частоты тональности сирены с помощью резистора R6 и перемычек S5, S6, а также периода повторения с помощью резисторов R2, R4 и перемычек S1…S4. Устройство, собранное из исправных деталей и без ошибок работает сразу при включении.

Литература

1. Череватенко В. и А. Программируемый музыкальный звонок-автомат.: Сб.: "В помощь радиолюбителю.", вып. 103, с. 52. - М.: ДОСААФ, 1989 г.
2. Череватенко В. и А. Мелодичный сигнализатор. - “Радио”, 1992, №8, с.12-15.

Автор: Леонидович О.А.

Смотрите другие статьи раздела Звонки и аудио-имитаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Донорское сердце способно быстро перенимать биологический возраст реципиента 12.10.2026

Возраст органов определяется не только количеством прожитых лет. На молекулярном уровне ткани могут стареть с разной скоростью, а после пересадки, как показывают новые эксперименты, их биологические характеристики способны заметно меняться под воздействием организма, в который они попадают. Исследователи из Бостона обнаружили, что молодые донорские сердца после трансплантации довольно быстро приобретают признаки биологического возраста реципиента, тогда как более старые органы могут, напротив, демонстрировать признаки омоложения. Чтобы оценить эти изменения, ученые применили три так называемых "часа старения" - молекулярных инструмента, позволяющих приблизительно определять биологический возраст клеток и тканей. В отличие от обычного календарного возраста, такие показатели отражают состояние организма на уровне определенных молекулярных изменений. Именно их анализ позволил специалистам проследить, как меняются пересаженные сердца спустя несколько месяцев после операции. Основные ...>>

Samsung Galaxy Buds On: клипсы с искусственным интеллектом вместо внутриканальных наушников 12.10.2026

Беспроводные наушники превратились в одно из самых привычных персональных электронных устройств, однако их конструкция по-прежнему во многом определяется необходимостью размещать излучатель внутри или непосредственно у слухового канала. Компания Samsung решила попробовать другой подход. Представленная модель Galaxy Buds On получила формат наушников-клипсов, которые закрепляются непосредственно на ухе и оставляют слуховой канал открытым. Samsung позиционирует новинку как устройство для продолжительного ношения, тренировок и прогулок, а также для ситуаций, когда пользователю важно одновременно слушать музыку и не терять связь с окружающей обстановкой. В отличие от традиционных внутриканальных моделей, Galaxy Buds On практически не изолируют человека от внешнего мира. При этом речь идет не об экспериментальном прототипе или утечке: официальная информация об устройстве уже опубликована в Samsung Newsroom. Открытая конструкция имеет и очевидный недостаток - добиться такой же глубины н ...>>

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Случайная новость из Архива Ультрабыстрые модули памяти eMMC Pro Class 1500 от Samsung 13.08.2012 Компания Samsung официально сообщила о начале массового производства модулей eMMC, в которых используются чипы памяти NAND плотностью 64 Гбит, производимые по нормам 20-нанометрового технологического процесса. Решения ориентированы на рынок мобильных устройств - смартфонов и планшетных компьютеров, причем в Samsung полагают, что eMMC серии Pro Class 1500, ввиду своей высокой производительности, будут использоваться преимущественно в изделиях премиум-класса. В серию Pro Class 1500 вошли модули объемом 16, 32 и 64 ГБ. Заявленные Samsung скорости последовательного чтения и записи составляют 140 и 50 МБ/с соответственно. Производительность при чтении с произвольным доступом - 3500 операций в секунду, при записи - 1500 операций в секунду, это в четыре раза больше, чем у предыдущих версий модулей eMMC. Новые eMMC оснащаются "высокопроизводительным" контроллером, удовлетворяют требованиям актуального стандарта JEDEC eMMC 4.5 и поддерживают интерфейс Toggle DDR 2.0. Впечатляют и физические размеры модулей: к примеру, модель объемом 64 ГБ характеризуется толщиной 1,2 мм и массой всего 0,6 грамма. При этом, по подсчетам Samsung, она может хранить около 16 000 файлов в формате MP3.

Другие интересные новости:

▪ Жидкость с пьезоэлектрическим эффектом

▪ Твердотельный накопитель для майнинга Team Group Chia

▪ Дефицит кремния для солнечной энергетики

▪ 192-ядерный процессор для смартфонов и планшетов

▪ Лед как топливо для спутников

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Основы первой медицинской помощи (ОПМП). Подборка статей

▪ статья Веселыми ногами. Крылатое выражение

▪ статья Где рабочим разрешают ездить на велосипедах по территории завода? Подробный ответ

▪ статья Бузульник. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Универсальные часы-таймер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Портативная транзисторная радиостанция на 144-146 МГц (ретро). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026