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Controllo digitale di volume per 4 canali, con visualizzazione su LCD e funzione "muting"

Il seguente circuito è un controllo audio digitale a 4 canali, costruito intorno a 2 circuiti integrati CS3310. La visualizzazione del livello è ottenuta su display LCD. Il circuito è anche provvisto di funzione "muting", attivabile tramite un pulsante. Il circuito è composto di pochi componenti : oltre a 2 circuiti CS3310 (ognuno dei quali controlla 2 canali audio), ci sono gli operazionali che disaccoppiano le sorgenti audio e gli stadi seguenti; il display LCD visualizza il livello del volume per ogni canale, e ci segnala l’attivazione della funzione "muting".- Tutte queste funzioni, ovviamente, sono gestite da un micro controller tipo ST6220 opportunamente programmato.

Di seguito, una breve spiegazione più dettagliata di ogni stadio.

- E partiamo, quindi, dal cervello del progetto: il micro ST6220. Questo è un micro versatile, comprensivo di periferica di conversione a/d; questa funzione viene utilizzata in questo progetto per "sentire" la pressione dei tasti.- Ovviamente, di contorno al micro, ci sono i vari componenti necessari al suo funzionamento: quindi i vari condensatori, quarzo e resistenze.-

- I 2 integrati CS3310 vengono controllati dal micro, attraverso i segnali SDI (Signal Data Input), SCL (Signal Clock) e il segnale CS (Circuit Select, attivo a livello basso).

SDI rappresenta il segnale di controllo: in pratica, i dati che arrivano in questo ingresso, sono quelli che "gestiscono" i CS3310. In effetti, questo segnale deve essere "temporizzato", e quindi ad esso è necessariamente associato il segnale SCL. In questo progetto in particolare, i 2 circuiti CS3310 sono collegati in "daisy chain". Ciò equivale a dire che, in pratica, i 2 circuiti CS3310 sono collegati in "cascata".- Il segnale SDI, proveniente dal micro, pilota soltanto il CS3310 indicato con U2. Il circuito indicato con U3, viene pilotato dal segnale uscente dal pin SDO di U2. Ciò equivale a dire che anche per pilotare il circuito U3, il segnale proveniente dal micro deve per forza transitare attraverso il circuito U2. Il segnale SCL arriva contemporanemente a U2 ed U3. Così come il segnale CS.-

Un altro pin del CS3310 è quello indicato con "mute".- Questo ingresso, attivo a livello basso, serve per porre in stato di "muting" l’integrato corrispondente. Dato che i pin del micro erano – per così dire – esauriti, la funzione muting viene attivata tramite software, e non attraverso il controllo diretto dello stato logico.- Ai pin "mute" viene collegato un condensatore e una resistenza, per mettere in "muting" i circuiti soltanto all’accensione; in generale questi pin saranno sempre a livello alto, durante il normale funzionamento.-

Dalle caratteristiche del CS3310 vediamo che il guadagno risulta regolabile da -95 a +31,5 db, che è un’escursione molto ampia. Da software, questa escursione è limitata da -50 a + 6 db.

- Il display LCD, ovviamente, visualizza il livello di ogni canale, da 00 a 57. In pratica, l’escursione è in passi da 1 db.- Soltanto all’accensione, subito dopo l’inizializzazione, verrà visualizzata per 1 secondo la scritta "ducamax". Inoltre, anche la funzione "muting" verrà indicata sul display.

- Gli stadi di ingresso sono composti da operazionali, collegati in configurazione non-invertente. Il guadagno è molto basso, in pratica prossimo all’unità. L’impedenza di ingresso di ogni canale è di circa 50 kohm.

L’alimentazione del circuito è duale, quindi + 5v e –5v rispetto alla massa.-

L’intero progetto è riportato in 2 schemi: nel primo, indicato con "mix4a.sh1" è riportata la parte del controllo digitale e audio;

nel secondo schema indicato con "mix4a.sh2" è riportata la sezione relativa agli ingressi audio e al controllo del display.

A proposito del display, se ne può utilizzare uno a 16 caratteri su una riga, o anche 16 caratteri su più righe (anche se in questo caso le scritte verranno comunque visualizzate su una riga!); l’importante è che siano equipaggiati con il controller HD44780, un processore Hitachi che è in pratica diventato uno standard. Infatti le routine di scrittura del micro ST6, sono state sviluppate appositamente per i display controllati da questo processore. Il display, come intuibile, va collegato al connettore P18.  I 14 pin di collegamento sono quelli di norma indicati per i display pilotati dal HD44780 ;   Il trimmer indicato con V1 è quello che serve per regolare il contrasto del display. Ruotandolo da una parte all’altra, i quadratini possono diventare tutti neri, o, al contrario, il display potrebbe sembrare spento. All’inizio, alla prima accensione, conviene tenere questo trimmer a metà corsa, e regolarlo poi per la migliore visualizzazione. Questa è l’unica taratura di questo progetto!

Di seguito, qualche foto del display in funzione:

  Questa scritta compare  all'accensione....

  Un esempio del display, con indicato il volume dei 4 canali.....

La scritta "mute"compare all'attivazione della funzione muting

Dallo schema elettrico "mix4a.sh2"  vediamo che il display, collegato al connettore P18, viene pilotato da un bus di 8 bit  (qa---qh),  più 2 bit di controllo,indicati con A0 ed A1 (che corrispondono ai controlli RS ed E).-        In realtà, per non occupare tutti i pin del ST6220 soltanto per il display, ho adottato un piccolo artificio: utilizzo soltanto 4 pin del micro ST6220;  tramite i pin  Pa0 e Pa1 porto i segnali di RS ed E (indicati con A0 ed A1,   sullo schema),  mentre  con i pin  Pa2 e Pa3 vado a pilotare "in seriale" uno shift register 74164. Da questo integrato usciranno poi gli 8 bit "in parallelo" per il display. In questo modo risparmio un po’ di pin del ST6220… anche se ovviamente il programma è più complicato. Ma tant’è!

Un’ultima nota relativa ai pulsanti che ci permettono di controllare i segnali in ingresso: ogni canale è controllato da 2 pulsanti che permettono di alzare/abbassare il volume.

Per il canale 1 : P2 alza --- P3 abbassa

Per il canale 2 : P4 alza --- P5 abbassa

Per il canale 3 : P6 alza --- P7 abbassa

Per il canale 4 : P8 alza --- P9 abbassa

Il pulsante P19 permette di dis/attivare la funzione di muting, funzione che verrà indicata sul display con la scritta "mute". Premendolo di nuovo, verranno ripristinati e visualizzati i volumi precedenti dei 4 canali. La funzione di muting viene ottenuta tramite software, e non attraverso il pin "mute" degli integrati CS3310, come già spiegato nell’articolo.

Di seguito, la lista dei connettori di ingresso e di uscita dei segnali audio (rilevabile anche dagli schemi elettrici):

Segnale1  : ingresso P11 -------- uscita P14

Segnale 2  : ingresso P10 -------- uscita P15

Segnale 3  : ingresso P13 -------- uscita P16

Segnale 4 : ingresso  P12 -------- uscita P17

Di seguito, una foto di uno dei prototipi:

E questo è tutto.

Del progetto  posso fornire il programma per il processore. Contattatemi per qualsiasi problema o chiarimento .

ducamax@yahoo.it

Buon lavoro!