MIDI ელექტრონული ორგანოს დაცვა: 6 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ეს ინსტრუქცია გიბიძგებთ აიღოთ ძველი უსაყვარლესი ელექტრონული ორგანო, რომელიც გაქვთ თქვენს ავტოფარეხში ან სარდაფში და გადააკეთოთ თანამედროვე მუსიკალურ ინსტრუმენტად. ჩვენ დიდად არ ვისაუბრებთ იმ ორგანოს დეტალებზე, რაც თქვენ გაქვთ, გარდა იმისა, რომ ვთქვათ, რომ ფუნდამენტურად ტიპიური მუსიკალური კლავიატურა არის გასაღებების ნაკრები, რომელიც აკავშირებს საერთო ავტობუსზე დაჭერისას. ძველ სამყაროში გასაღებების გვერდით არსებობდა მნიშვნელოვანი წრე, რამაც გამოიწვია გამომავალი ავტობუსზე გადატანა, რომელიც თავის მხრივ გაძლიერდა და გადავიდა აუდიო სისტემაზე. დღეს კლავიატურა არის სენსორების ნაკრები; ჩვენ ვკითხულობთ ცალკეული კლავიშების მდგომარეობას და ვგზავნით ცვლილებებს პროგრამული სინთეზატორში, რომელიც ამოძრავებს MIDI ბრძანებებს.

ინსტრუქცია მოიცავს პროცესის დიდ ნაწილს, დაწყებული კლავიშების ციფრული მდგომარეობის შეგროვებით, მისი Arduino მიკროპროცესორთან მართვით, MIDI მონაცემთა ნაკადის შექმნით და კომპიუტერზე (მათ შორის Raspberry Pi) გადაცემით, რომელიც მუშაობს სინთეზატორზე.

ნაბიჯი 1: აბსტრაქტული კლავიატურა

ქვემოთ მოცემულია აბსტრაქტული ელექტრონული ორგანო, სადაც თითოეული სტრიქონი არის გასაღებების ან სტოპების ან სხვა საკონტროლო კონცენტრატორების ნაკრები. 0 სვეტის ჩანაწერები წარმოადგენს ცალკეულ გასაღებებს, ხოლო - ავტობუსს, რომელთანაც დაკავშირებულია გასაღების დაჭერისას. 61 გასაღები დიდი სახელმძღვანელო შეიძლება იყოს პირველი რიგი, შეშუპების სახელმძღვანელო მეორე რიგი, პედლები მესამე და გაჩერებები და ა.შ მეოთხე. სტრიქონები რეალურად შეიცავს 64 ელემენტს მისი ციფრული მნიშვნელობის გამო, როგორც ძალა 6 – ს 2 – ს მიღმა. კლავიატურის რიგებში, კლავიშები მიჰყვება ჩვეულებრივ მუსიკალურ კონვენციას C– ით მარცხნივ.

ავტობუსი 0 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ავტობუსი 1 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ავტობუსი 2 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ავტობუსი 3 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

თითოეული ავტობუსი არის დამოუკიდებელი და ელექტრონულად იზოლირებული თანატოლებისგან. პირველი 8 ელემენტი ხაზგასმულია თამამად, 8 ასეთი ბლოკით ზემოხსენებულ მოწყობაში. შემდეგი ნაბიჯი აღწერს ბეჭდურ მიკროსქემის დაფას, რომელიც მუშაობს თამამი ელემენტებით და მათი დანარჩენი 7 ბლოკი.

გასაღებები წარმოდგენილია როგორც 0 ზემოთ. ჩვენ შეგვიძლია ცოტათი წინ წავიწიოთ და ვთქვათ, რომ დაჭერისას გასაღები არის ციფრული 1 და სხვაგვარად 0. გასაღებები შეიძლება იყოს ჩვეულებრივი მუსიკალური თეთრი ბინები ან შავი ბასრი, ან ორგანული პედლები, ან ორგანოს ჩამკეტები, ან მბრუნავი ჩამრთველების ბანკი, რომელიც შეიძლება მოგვცეს საქსოფონის ტონი. ჩვენ უბრალოდ განვიხილავთ ინსტრუმენტს, როგორც გადამრთველების ერთობლიობას ავტობუსების ნაკრებზე და არსებითად ციფრულ ნაკადს 0 და 1.

ნაბიჯი 2: გაყვანილობა კლავიშებიდან

კლავიშების გაყვანილობის დასახმარებლად, Eagle CAD– ის გამოყენებით შეიქმნა ბეჭდური მიკროსქემის დაფა. მისი ზომაა დაახლოებით 96 მმ X 43 მმ და საჭიროა 8, რომელიც გადაჭიმულია ორგანოს კლავიატურის ასამბლეების უკანა ნაწილში.

მოდით შევხედოთ ამ ბეჭდურ მიკროსქემის დაფას (PCB) დეტალურად. მარცხენა სურათი არის PCB– ის წინა ნაწილი, რომელზედაც დამონტაჟებულია კომპონენტები, ხოლო მარჯვენა არის მისი უკანა მხარე, სადაც ჩვენ ვათავსებთ კომპონენტებს.

პირველ რიგში, 2X3 კომპონენტები ზევით არის გამიზნული გასაღებებთან დასაკავშირებლად, ზედა ორი კავშირის ავტობუსი 0 და 1, მომდევნო წყვილი 2 და 3 და ქვედა წყვილი ასევე ავტობუსები 2 და 3. აღმოჩნდა, რომ PCB 2X3 სათაური საკმარისად ხისტი იყო იმისათვის, რომ გასაღებებიდან ერთი ძაფის დასაკავშირებელი მავთული მოთავსებულიყო სათაურში, არდუინოს ფარის გაყვანილობის მსგავსი. დამაკავშირებელი მავთული, რომელიც მე გამოვიყენე, ამოღებულია ორიგინალური ორგანოდან; ეს არის 0.75 მმ დიამეტრი.

ასე რომ, თითოეული 2X3 სათაური ითავსებს თამამი ხაზგასმული გასაღებების სვეტს, ან ფართო თვალსაზრისით ერთ ნოტს. დაფა ამგვარად მოითხოვს 8 ამ სათაურს. სურათი შეიცავს ერთ – ერთ ამ ქალთა სათაურს ზედა მარცხნივ. დაფის შუა ნაწილი დასახლებულია 32 დიოდით (1N4148 ან მსგავსი), თითოეული შეესაბამება ერთ -ერთ წითელ შეყვანას. დიოდური პოლარობა ფიქსირდება დაფაზე, დაფის ზედა ბოლოში არის კათოდი (შავი ზოლი). საბოლოოდ, ერთი 2X5 მამრობითი სათაური დაფარავს დაფის ყველაზე დაბალ მონაკვეთს. მისი ზედა 2 ქინძისთავები არ არის დაკავშირებული. პინი 1 მდებარეობს ქვედა მარჯვენა კუთხეში და უკავშირდება მარცხენა 4 დიოდს, პინ 2 დიოდებს 5-8 და ბოლოს 29-32 დაუკავშირდება პინ 8-ს. დაფა. გაყვანილობა სხვადასხვა კომპონენტს შორის ხორციელდება PCB– ს შიგნით, მხოლოდ შედუღებისათვის არის საჭირო დიოდები და სათაურები.

ამ სრული დაფებიდან 8 დამონტაჟებულია სახელმძღვანელოების ქვემოთ, გათვალისწინებული სამონტაჟო ხვრელების გამოყენებით, მოხერხებულად გაჭიმულია ორგანოს გასწვრივ. ამ დაფის ფუნქციაა აიღოს 8 გასაღების ერთი ბლოკი 4 ავტობუსში და წარუდგინოს მას მამრობითი სათაურით, რომელთანაც 10 გზის ლენტიანი კაბელი იქნება დაკავშირებული შემდეგ ეტაპზე გადასასვლელად. დაფის დიზაინი შეიძლება გადმოწერილი იყოს მოწოდებული zip ფაილიდან.

ნაბიჯი 3: კლავიატურის შედეგების გაერთიანება Shift რეგისტრებში

საჭიროა კიდევ ორი PCB, როგორც ეს ნაჩვენებია ზემოთ. ისინი ცნობილია როგორც DIN R5 და პოპულარულია MIDI სამყაროში, თუმცა ისინი უბრალოდ უზრუნველყოფენ ცვლის რეგისტრაციის ფუნქციას. ჯერ ზედა ჰორიზონტალურ განყოფილებაში შეგიძლიათ ნახოთ 4 2X5 მამრობითი სათაური, რომლებიც ლენტიანი კაბელის საშუალებით უკავშირდება 2X5 კოლეგას ზემოთ 8 დაფაზე. ჩვენ გვჭირდება ორი DIN დაფა ჩვენი 8 ასეთი კაბელის დასაყენებლად.

დაფის ქვემოთ არის IC ჩიპები, რომლებიც ქმნიან 32-ბიტიან ცვლის რეგისტრს და საბოლოოდ ჩვენთვის საინტერესოა კიდევ 2X5 სათაური, რომელთაგან ერთი (J2) ბანდა შემდგომი DIN დაფებისათვის (ჩვენი მეორე) და მეორე J1 ჩვენი არდუინო ან არდუინოს მსგავსი მიკროპროცესორი.

შეჯამებისთვის, ჩვენ გვაქვს -

• იკვებება 64-გასაღებიანი 4 ავტობუსით
• 32 დაფის 8 დაფა, 8 ავტობუსით თითო ავტობუსი
• ეს 64 გამოსავალი იკვებება 2 32 ბიტიანი ცვლის რეგისტრში
• არდუინოს მიკროპროცესორი ავტობუსებზე გადაადგილდება

ნაბიჯი 4: აპარატურის ერთად აწყობა

Arduino– ს, ორ DIN დაფასა და ორგანოს საკვანძო კომპლექსის ლენტი კაბელებს შორის ილუსტრირებულია ზემოთ მოცემულ სურათზე. გაითვალისწინეთ, რომ მეორე DIN– ის J2 უბრალოდ ცარიელი დარჩა.

კონექტორები იყენებენ IDC ტექნოლოგიას (იზოლაცია-გადაადგილების კონტაქტი) და მავთულხლართებს არ სჭირდებათ მოხსნა ან გამოყოფა. ისინი გამოიყენება კაბელზე შეკუმშვის ხელსაწყოთი, რომელიც ხელმისაწვდომია მოყვარულთათვის. მარცხენა მხარეს დამსხვრეული კაბელის დასამაგრებელი შეიძლება იყოს საპარსით; ცენტრში კონექტორის ქვეშ არის 2X5 მდედრობითი ბუდე; და მარჯვნივ კონექტორის ზედა ხედი.

DIN დაფები და პერსონალური PCB დაფები იყო მიმაგრებული ორგანოს ხის სამუშაოებზე მრგვალი თავით სპილენძის ხის ხრახნებისა და შუასადებების გამოყენებით. ორგანოში დამონტაჟებული პერსონალური PCB დაფების ნაწილობრივი ხედი ნაჩვენებია ზემოთ. ზედა მავთულხლართების კაბელები აერთებს გამჩერებლებს ან კონტროლს დაფებში, ხოლო მასა მარცხნივ წარმოიქმნება პედლებიდან. დაბოლოს, ტონის გენერატორების ამოღებამ და ორიგინალური ორგანოს სხვა ასორტიმენტმა ფუნქციამ შესაძლებელი გახადა კაბინეტის სიცარიელის ხელახლა გამოყენება ღვინის შესანახად.

ნაბიჯი 5: არდუინოს კომპლექსი

Arduino კომპლექსი, რომელიც ჩანს ზემოთ ორი DIN დაფის მარცხნივ, ახლა განხილული იქნება. იგი შედგება სამი განსხვავებული ფენისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული როგორც არდუინოს ფარები. PCB– ები, რომლებიც მოიცავს ფენებს, შემთხვევით შეღებილია ლურჯ, მწვანე და წითელ ფერებში.

ლურჯი ფენა (ზემოდან) არის ფარი დამზადებული Freetronics– ის მიერ, რომელიც უზრუნველყოფს თხევადი ბროლის 16X2 ეკრანის ჩვენებას. (16 რიგის 2 რიგი). ეს არ არის მკაცრად აუცილებელი, მაგრამ უკიდურესად სასარგებლოა კლავიატურების, პედლებისა და გაჩერებების მუშაობის შესამოწმებლად. მას ამოძრავებს LiquidCrystal ბიბლიოთეკა და სხვა ტექნიკის ვარიანტები ადვილად შეიცვლება.

წითელი ფენა (ბოლოში) არის Teensy 3.2, რომელიც დამონტაჟებულია Sparkfun Teensyduino დაფაზე. Teensy გთავაზობთ პირდაპირ MIDI მხარდაჭერას და სხვაგვარად იქცევა როგორც Arduino UNO. ასე რომ Teensy– ს გამოყენება ზოგავს კომპონენტებს დინების მიმართულებით. კვების ბლოკი (5V 2A) არის მარცხენა ქვედა ნაწილში, ხოლო USB კონექტორი მხარს უჭერს სერიულ ან MIDI გამომავალს მარცხენა ცენტრში. ზედა და ქვედა კიდეების სათაურები უზრუნველყოფენ Arduino ფარის სტანდარტულ ფუნქციონირებას.

მწვანე ფენა (მოთავსებულია ლურჯსა და წითელს შორის) არის პერსონალური PCB დაფა. მისი მიზანია ფართოდ გააძლიეროს ნაწილები, როგორიცაა ბმული DIN დაფებთან და შეწყვიტოს გარე გაყვანილობა. ზოგიერთი მისი ფუნქციონირება ზედმეტია. იგი მოიცავს რამდენიმე სქემას MIDI– ს მხარდაჭერისთვის სტანდარტული Arduino UNO– ს საშუალებით. იგი ასევე უზრუნველყოფს 2X5 მამრობითი სათაურს ლენტის კაბელის დასაკავშირებლად J1 სათაურთან პირველ DIN დაფაზე. სხვა ფუნქციონალურობა მოიცავს მოცულობის კონტროლის მხარდაჭერას; ორიგინალური ორგანო იყენებს 10K პოტენომეტრს (ქოთანს), რომელსაც ამოძრავებს ფეხის ფეხსაცმელი.

ოთხი ჰორიზონტალური სათაური უზრუნველყოფს Arduino ფარის სტანდარტულ კავშირს Teensy დაფასთან ქვემოთ და Liquid Crystal ეკრანი. ქვედა მარცხენა კუთხის ავტოსადგურის მსგავსი ანაბეჭდი არის დარჩენილი, ხოლო გრძელი ვერტიკალური სათაური მარცხნივ უზრუნველყოფს კავშირს ოთხ ავტობუსთან, ხმის კონტროლთან და მიწასთან.

პერსონალური დაფა შეიქმნა Eagle CAD– ის გამოყენებით და გერბერის კომპლექსის zip ფაილები, რომლებიც გაგზავნილია PCB ფაბრიკატორებისთვის, ხელმისაწვდომია PCB2 zip ფაილში.

ნაბიჯი 6: Arduino პროგრამული უზრუნველყოფა

პროგრამული უზრუნველყოფა თავდაპირველად შემუშავდა Arduino UNO– სთვის და მოგვიანებით შეიცვალა ძალიან მცირე ცვლილებებით Teensy– ს გამოსაყენებლად. პინის გამოყენება უცვლელია.

თხევადი ბროლის ეკრანი იყენებს ნახევარ ათეულ ქინძისთავს და გადაწყდა, რომ ანალოგური ქინძისთავები გამოვიყენოთ ციფრულ რეჟიმში, ავტობუსებისთვის მიმდებარე ქინძისთავების ბლოკის მისაღებად. ხმის კონტროლი იყენებს სხვა ანალოგიურ პინს ანალოგიურ რეჟიმში.

პროგრამული უზრუნველყოფის დიდი ნაწილი ეხება ცალკეული კლავიატურის, პედლების და გაჩერების კლავიშების კითხვას, თითოეული ავტობუსის თავის მხრივ ჩართვით და ბიტ მნიშვნელობების გადაადგილებით DIN დაფებიდან მოწოდებული ცვლის რეგისტრებიდან.

ქვემოთ ჩამოთვლილი გარემო ჩვეულებრივ მოიცავს პროცესორს, რომელსაც აქვს Windows, ან UNIX, ან Linux და პროგრამული სინთეზატორი, როგორიცაა FluidSynth, რომელიც, თავის მხრივ, შეიძლება მართოს jOrgan– მა. FluidSynth საბოლოოდ ამოძრავებს ერთი ან რამდენიმე Soundfont (ებ) ი, რომელიც განსაზღვრავს რა ხმას გამოიმუშავებს კონკრეტული MIDI ბრძანების მიღებისას. არსებობს გარკვეული ანალოგია Word დამუშავების შრიფტებთან. კლავიატურისა და პედლებისთვის, წინა სკანირების ცვლილება გამოიწვევს MIDI Note On ან Note Off თანმიმდევრობის გენერირებას. მარცხნივ ყველაზე გასაღები არის MIDI 36 და იზრდება კლავიატურაზე. ავტობუსის ინდექსი ადვილად უზრუნველყოფს MIDI არხის ნომერს. გათიშვის ღილაკებისთვის, MIDI პროგრამის კონტროლის თანმიმდევრობა იქმნება, ან შეიძლება გონივრული იყოს შენიშვნა ჩართვა/გამორთვა და მისი დატოვება jOrgan– ის ან მსგავსი MIDI– ის შემდგომი პროგრამული უზრუნველყოფის ინტერპრეტაციის, მორგებისა და გაფართოებისათვის. რა კურსიც არ უნდა იქნას მიღებული, საბოლოო გადაწყვეტილებას აკისრებს ქვემო დინების Soundfont (ებ) ის განმარტება. პროგრამული უზრუნველყოფა გამოყენებულია სხვადასხვა სახით, რათა შექმნას MIDI USB– ით Windows– ზე, რომელიც მუშაობს Wurlitzer აპლიკაციასა და FluidSynth– ზე, და Raspberry Pi– ზე, რომელსაც აქვს FluidSynth და ზოგადი MIDI Soundfont. ეს აღწერა აშკარად ესკიზურია, მაგრამ ვინც არდუინოს გარემოს ან C- ს იცნობს, არ გაუჭირდება მისი მიზნებისათვის შეცვლა; არსებობს გონივრული შიდა დოკუმენტაცია და გონივრული მოდულარულობა.

Arduino პროგრამული უზრუნველყოფა შეიცავს organino.zip.