Instrument A3 : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

ANGLAIS

Simplement:

A3:

- Autonome

- Autodidacte

- Autoréglage

Objectifs:- Capturer le son avec le microphone.

- Filtre d'amplification et numérisation du signal.

- Calculer et afficher la FFT.

- Moduler numériquement le signal.

- Amplifier le signal et le restituer à un haut-parleur.

Information additionnelle:

Tous les objectifs ne sont pas atteints.

Précisément, ceux-ci:

- Affichage de la FFT sur l'écran LT24 (En effet les valeurs FFT sont calculées dans le HPS, mais l'écran LT24 et le HPS ne sont pas en communication)

- Modulation numérique du signal

Nomenclature:

- Carte DE0-Nano-SoC.

- Écran Terasic LT24

- Amplificateur opérationnel TL081CP *3

- Convertisseur de tension MAX660

- Port USB

- Module de télémétrie à ultrasons HC-SR04

- Changer

- Potentiomètres 10 kOhms

- Condensateur 1000µF

- 1J63 Condensateur *2

- Condensateur 22nJ250 * 2

- Condensateur 1K63 * 2

- Condensateur 10nF

- Condensateur 1µF

- Condensateur 220µF

- Condensateur 10µF *7

- Résistance 1 kOhms *3

- Résistance 39 kOhms

- Résistance 22 kOhms

- Résistance 3, 3 kOhms

- Résistance 150 kOhms

- Résistance 10 Ohms *3

- Résistance 1 MOhms

- Résistance 150 Ohms

- Résistance 330 Ohms

- Résistance 6, 8 kOhms

- Résistance 4, 7 kOhms

- Diode Schottky

- Batterie Velleman ENERGY

- Câble plat

- Bande de LED WS2812

Outils:

- Quartz

- Altium

- Mastic

- KissFFT

ENGLISH

Simplement:

A3:

- Autonome

- Autodidacte

- Autoréglage

Objectifs:

- Capturer le son avec un micro

- Amplificateur, filtrer, et numériser le signal.

- Calculateur et afficher la FFT

- Moduler numériquement le signal.

- Amplifier le signal et le restituer avec un haut parleur

Informations complémentaires:

Tous les cités ne sont pas encore atteints.

On retrouve notamment dans ce cas:

- Affichage de la FFT sur l'écran (les valeurs de la fft sont belles et bien calculées côté HPS, il manque la communication entre le HPS et l'écran)

- Modulation numérique du signal

Liste de Matériel:

- Carte DE0-Nano-SoC

- Ecran Terasic LT24

- Amplificateur opérationnel TL081CP *3

- Convertisseur de tension MAX660

- Port USB

- Capteur Ultrason HC-SR04

- Interrupteur.

- Potentiomètre 10 kOhms

- Condensateur de capacité 1000µF

- Condensateur 1J63 *2

- Condensateur 22nJ250 *2

- Condensateur 1K63 *2

- Condensateur de capacité 10 nF

- Condensateur de capacité 1 µF

- Condensateur de capacité 220 µF

- Condensateur de capacité 10 µF *7

- Résistance 1 kOhms *3

- Résistance 39 kOhms

- Résistance 22 kOhms

- Résistance 3, 3 kOhms

- Résistance 150 kOhms

- Résistance 10 Ohms *3

- Résistance 1 MOhms

- Résistance 150 Ohms

- Résistance 330 Ohms

- Résistance 6, 8 kOhms

- Résistance 4, 7 kOhms

- Diode Schottky

- Batterie velleman ENERGIE

- Câbles en nappe

- Ruban de LED WS2812

Outils:

- Quartz

- Altium

- Mastic

- KissFFT

Étape 1: Partie Analogique: Entrée // Partie Analogique: Entrée

ANGLAIS

Tout d'abord, vous devez faire le PCB de la partie d'entrée

Cette entrée est divisée en 3 étapes:

- Microphone

- Préamplificateur (TL081CP)

- Circuit de contrôle de gain automatique (TL081CP)

- Circuit convertisseur de tension (MAX660)

ENGLISH

Tout d'abord, il faut réaliser le PCB du schéma de l'entrée de la carte DE0 Nano SoC.

Cette entrée est composée des étages suivants:

- Microphone.

- Montage Préamplificateur. (TL081CP)

- Montage amplificateur à Contrôle Automatique de Gain (TL081CP)

- Montage inverseur de tension (MAX660)

Etape 2: Partie Analogique: Sortie // Partie Analogique: Sortie

ANGLAIS

Ensuite, vous devez faire le PCB de la sortie du DE0-Nano-SoC au haut-parleur.

Principales étapes:

- Le DAC (MCP4821-E/P) qui transforme le signal numérique du DE0-Nano-SoC en un signal analogique.

- Le filtre de lissage de premier ordre pour lisser le signal du DAC.

- L'amplificateur de puissance audio (LM386-1/NOPB)

ENGLISH

Ensuite, on réalise le PCB de sortie de la carte jusqu'au Haut Parleur.

Les étages notables:

- Le montage du DAC (MCP4821-E/P) qui permet de convertir le signal numérique sortant de la carte DE0-Nano-SoC en un signal analogique.

- Filtre de lissage du premier ordre pour lisser le signal en sortie du DAC.

- Montage Amplificateur de puissance (LM386N-1/NOPB).

Étape 3: Connexion À La Carte DE0-Nano-SoC // Connexion à la carte DE0-Nano-SoC

ANGLAIS

Maintenant que vous avez le PCB, vous pouvez le connecter à la carte DE0-Nano-SoC. Vous pouvez d'abord connecter la partie "entrée" à l'ADC, inclus dans la carte, en suivant le schéma ci-dessus.

Même chose pour la partie analogique "output", où les deux parties sont reliées grâce à un protocole SPI où le "Master" est la carte et le "Slave", le DAC:

- MOSI: Connecté à la broche 4 (SDI) du DAC.

- SCLK: Connecté à la broche 3 (CLK) du DAC.

- SS: Connecté à la broche 2 (CS) du DAC.

- GND: Connecté à la masse du PCB "sortie".

ENGLISH

Maintenant que les deux PCB sont faits sur va pouvoir les connecter à la carte DE0-Nano-SoC. On connecte la partie analogique "Entrée" à l'ADC de la carte DE0-Nano-SoC selon le schéma ci-dessus.

De même pour la partie analogique "Sortie", où les deux parties sont connectées selon un protocole SPI où la carte est le "Maitre" et le DAC le "Slave":

- MOSI: branché à la patte 4 (SDI) du DAC.

- SCLK: branché à la patte 3 (CLK) du DAC.

- SS: branché à la patte 2 (CS) du DAC.

- GND: branché au sol du PCB de sortie.

Etape 4: Ajout Des Modules // Ajout de Modules

ANGLAIS

Module de télémétrie à ultrasons HC-SR04:

Avant de connecter la broche 'ECHO' à la broche GPIO de la carte, vous devez réaliser un diviseur de tension pour réduire la tension sur la broche GPIO, puisqu'elle n'accepte pas plus de 3,3V lorsque la broche 'ECHO' délivre 5V.

Bande LED WS2812:

Les LED sont connectées aux broches GPIO de la carte. Lorsque le programme s'exécute, les LED changent de couleur en fonction de la distance entre le capteur HC-SR04 et un obstacle.

ENGLISH

Capteur Ultrason HC-SR04:

Avant de brancher à une broche GPIO, il faut réaliser un pont diviseur de tension entre la broche ECHO du capteur et la broche de la carte, pour ne pas envoyer du 5V sur cette dernière qui n'acceptent que du 3, 3V au max.

Ruban de LED WS2812:

Les LEDs sont connectées aux broches GPIO de la carte. Quand le programme est lancé, les LEDs vont changer de couleur en fonction de la distance entre le capteur HC-SR04 et un éventuel obstacle.

Étape 5: Partie Numérique: Projet Quartus // Partie Numérique: Projet Quartus

ANGLAIS

ÉTAPE 1: CHARGER LE FICHIER. SOF

- Connectez la carte DE0-Nano-SoC à votre PC via le port USB BLASTER.

- Ouvrez le fichier.qpf sur Quartus.

- Allez dans Outils > Programmeur > Clic droit sur la liste des fichiers > Changer de fichier > Sélectionnez le fichier.sof.

ÉTAPE 2: FIXER L'ADRESSE IP DE LA CARTE

- Connectez la carte DE0-Nano-SoC à votre PC via le port UART.

- Lancez PuTTY et connectez-vous à la carte (COM3)

- Le terminal s'ouvre, connectez-vous en tant que root.

- Saisissez la ligne suivante: ifconfig eth0 IP (L'IP que vous aviez configuré dans les paramètres de votre ordinateur)

ÉTAPE 3: CHARGER LE PROGRAMME

- Sur PuTTY, connectez-vous à la carte via le protocole ssh avec l'IP que vous avez utilisé précédemment

- Se connecter en tant que root

- Via et terminal EDS, aller dans le répertoire du projet:

cd /cygdrive/c/quartus_design/HPS_CONTROL_FPGA_LED/software

(Le chemin d'accès au projet dans le fichier /software)

- Entrez la commande suivante:

scp./ULTRA_PROJECT root@IP:/home/root

(avec l'IP précédemment spécifié)

ENGLISH

ETAPE 1: CHARGEUR LE FICHIER. SOF

- Connecter la carte DE0-Nano-SoC à votre PC par le port USB BLASTER.

- Ouvrir le fichier.qpf du projet sur Quartus.

- Cliquer sur Tools > Programmer > clic droit sur la liste des fichiers > changer de fichier > sélectionner le.sof

ETAPE 2: FIXATEUR L'ADRESSE IP DE LA CARTE

- Connecter la carte DE0-Nano-SoC à votre PC par le port UART.

- Lancer PuTTY, et connectez-vous à la carte (entrer COM3)

- Un terminal s'ouvre, connectez vous en tant que root

- Entrer la commande ifconfig eth0 IP (L'IP fixe que vous auriez configuré dans les paramètres de votre ordinateur)

ETAPE 3: CHARGER LE PROGRAMME

- Sur Putty, connectez-vous à la carte viash en entrant l'adresse IP que vous avez entrée à l'étape précédente

- Connectez-vous en tant que root

- Via un terminal EDS, rendez-vous à l'emplacement de votre projet (via la commande cd), dans le sous-dossier software (là ou se trouve le main.c). Exemple:

cd /cygdrive/c/quartus_design/HPS_CONTROL_FPGA_LED/software

(Chemin jusqu'au projet puis dans le fichier /software/)

- Compilez votre programme à l'aide de la commande make

- Entrée ensuite la commande:

scp./ULTRA_PROJECT root@IP:/home/root

(avec l'adresse IP indiquée précédemment)