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:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Создан пожирающий информацию квантовый демон Максвелла 31.07.2018 Вместо получения информации о состоянии системы устройство или наблюдатель, выступающий в роли демона Максвелла, может необратимо уничтожать ее. Демоном Максвелла называют мысленный эксперимент, который заключается в том, что некое устройство (демон) способно отделить быстро двигающиеся молекулы от медленных и тем самым извлечь тепло из холодного газа, еще более охладив его. При этом было показано, что устройство может не выполнять никакой работы, и в результате якобы происходит нарушение второго закона термодинамики, поскольку энтропия в системе уменьшается. Хотя демон может потреблять энергию, измеряя скорость молекулы, в некоторых случаях он может избегать увеличения энтропии, если записывает результаты измерений в память, что делает процесс термодинамически обратимым. Однако показано, что рано или поздно у устройства закончатся ресурсы памяти, и он будет вынужден стирать старые данные, что уже необратимо, а значит энтропия, в конечном итоге, вырастет. Ученые поставили эксперимент, чтобы выяснить, как ведет себя информация в случае квантового демона Максвелла, то есть устройства, которое пытается измерить характеристику квантовой системы. Исследователи провели слабые измерения кубита - системы, которая находится в суперпозиции двух состояний - возбужденного и основного. При слабых измерениях система незначительно меняет свое квантовое состояние, когда при обычных наблюдениях суперпозиция "разрушается" до одного из двух состояний. В эксперименте ученые попытались извлечь информацию из кубита, реализованного в виде трансмонного сверхпроводящего устройства. При этом суперпозиция состояний оказывалась ненарушенной, хотя могла непредсказуемым образом меняться. Оказалось, что в этом случае информация о состоянии системы становилась отрицательной, то есть экспериментаторы к концу эксперимента меньше знали о системе, чем до него. По словам ученых, результаты исследования показывают, что извлечение информации из квантового компьютера может быть сложной задачей, поскольку нужно научиться избегать ее потерь.

Другие интересные новости:

▪ Уведомление о приближении машины скорой помощи

▪ Твердотельные накопители Vertex 450

▪ Гусеницы могут поедать полиэтиленовые отходы

▪ Электронный браслет проверит чистоту рук врачей и поваров

▪ Ультраобработанная пища повышает риск депрессии

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Металлоискатели. Подборка статей

▪ статья Проблема загрязнения Мирового океана. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Какие формы жизни могут выдерживать перегрузку в сотни тысяч g? Подробный ответ

▪ статья Врач-статистик. Должностная инструкция

▪ статья Металлы. Простые рецепты и советы

▪ статья Прибор поиска электропроводов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026