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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива SSD-накопитель Samsung Portable T7 Shield 4 ТВ 06.02.2023 Южнокорейская компания выпустила версию накопителя объемом 4 ТВ. Остальные технические характеристики устройства остались неизменными. SSD-накопитель Portable T7 Shield отличается компактным прорезиненным корпусом. По словам Samsung, обеспечивается защита от влаги в соответствии со степенью IP65. Также девайс устойчив к падению с высоты 245 см. Накопитель имеет порт USB-C, дает скорость чтения до 1050 МБ/с и скорость записи до 1000 МБ/с. Стоимость Portable T7 Shield из 4 ТВ памяти составляет $430 на официальном сайте компании. Версия с 1 ТВ памяти оценивается в $99, а из 2 ТВ - $179.

Другие интересные новости:

▪ Изолированные 24V дискретные входы ISO1211 и ISO1212

▪ Ноутбук Eurocom M4 с экраном 13,3" 3200x1800

▪ Samsung продолжает поддерживать Rambus

▪ Робот для сбора томатов черри

▪ Владельцы BlackBerry могут общаться бесплатно

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Заземление и зануление. Подборка статей

▪ статья Чарльз Джон Хаффем Диккенс. Знаменитые афоризмы

▪ статья Когда люди начали исследовать подводное пространство? Подробный ответ

▪ статья Ладожское озеро. Чудо природы

▪ статья Копировальные чернила. Простые рецепты и советы

▪ статья Электродвигатели и их коммутационные аппараты. Защита асинхронных и синхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026