মাইক্রো-কন্ট্রোলার ভিত্তিক মেট্রোনোম: 5 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:58

মেট্রোনোম হল একটি টাইমিং ডিভাইস যা সঙ্গীতশিল্পীরা গানে বিটগুলির ট্র্যাক রাখতে এবং নতুন যন্ত্র শিখতে শুরুকারীদের মধ্যে সময়জ্ঞান তৈরি করতে ব্যবহার করে। এটি তালের অনুভূতি বজায় রাখতে সাহায্য করে যা সংগীতে গুরুত্বপূর্ণ।

এখানে নির্মিত এই মেট্রোনোমটি প্রতি বারে বিটের সংখ্যা এবং প্রতি মিনিটে বিট সেট করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। একবার এই সেটআপ ডেটা প্রবেশ করলে, এটি LEDs ব্যবহার করে উপযুক্ত আলো সহ ডেটা অনুসারে বীপ করে। সেটআপ ডেটা এলসিডি স্ক্রিনে প্রদর্শিত হয়।

ধাপ 1: প্রয়োজনীয় উপাদান:

·

• Atmega8A মাইক্রোকন্ট্রোলার
• · 16*2 এলসিডি ডিসপ্লে
• · পাইজো বুজার
• · LEDs (সবুজ, লাল)
• · প্রতিরোধক (220e, 330e, 1k, 5.6k)
• · পুশবাটন (2* অ্যান্টি-লকিং, 1* লকিং)
• · 3V CR2032 মুদ্রা সেল ব্যাটারি (*2)
• মুদ্রা ব্যাটারি ধারক (*2)
• · 6pin Relimate (polarized) সংযোগকারী

ধাপ 2: সার্কিট তৈরি করা

ভেরোবোর্ডে ছবিতে দেখানো সার্কিট সংযোগগুলি তৈরি করুন এবং সংযোগগুলি সঠিকভাবে সোল্ডার করুন

ধাপ 3: মেট্রোনোমের বৈশিষ্ট্য

মেট্রোনোমের ইন্টারফেসটি মূলত এলসিডি স্ক্রিন দ্বারা দখল করা হয়। এর উপরে 8A মাইক্রোকন্ট্রোলারটি কেন্দ্রীয়ভাবে LEDs এবং ডানদিকে বাজারের সাথে স্থাপন করা হয়েছে। তিনটি সুইচ এবং রিলাইমেট সংযোগকারী শীর্ষে রাখা হয়েছে।

পুরো প্রকল্পটি শুধুমাত্র দুটি মুদ্রা সেল ব্যাটারি দ্বারা চালিত হয় (সিরিজ @6V 220mAh) যার আনুমানিক রানটাইম 20 দিন থেকে 1 মাস (একটানা নয়)। অতএব এটি মাঝারি শক্তি দক্ষ এবং এর বর্তমান প্রয়োজন 3 - 5 এমএ।

সেলফ লকিং সুইচটি চরম বাম দিকে স্থাপন করা হয় এবং এটি চালু/বন্ধ বোতাম। মাঝখানে বোতামটি সেটআপ বোতাম এবং ডানদিকে বোতামটি বিপিএম এবং বিট (প্রতি বার) এর মান পরিবর্তন করতে ব্যবহৃত হয়।

যখন চালু/বন্ধ সুইচটি চাপানো হয়, তখন এলসিডি চালু হয় এবং প্রতি বারের বিটের মান প্রদর্শন করে। এটি ব্যবহারকারীর মান পরিবর্তন করার জন্য 3 সেকেন্ডের জন্য অপেক্ষা করে যার পরে এটি তার ইনপুট হিসাবে ফলাফলমূলক মান নেয়। এই মানটি 1/4, 2/4, 3/4, 4/4 এর মধ্যে রয়েছে।

তারপর এটি প্রতি মিনিটে বিট প্রদর্শন করে (বিপিএম) এবং আবার ব্যবহারকারীর মান পরিবর্তন করার জন্য 3 সেকেন্ডের জন্য অপেক্ষা করে যার পরে এটি নির্দিষ্ট মান নির্ধারণ করে। ব্যবহারকারীর একটি মান পরিবর্তনের পর 3 সেকেন্ডের এই অপেক্ষার সময়টি ক্রমাঙ্কিত হয়। Bpm এর মান 30 থেকে 240 পর্যন্ত পরিবর্তিত হতে পারে। বিপিএম মান 5 এর গুণক।

সেটআপ শেষ হওয়ার পরে, ব্যাটারি বাঁচাতে এলসিডি ব্যাকলাইট বন্ধ হয়ে যায়। বুজার প্রতিটি বীটের জন্য একবার বীপ করে এবং প্রতিটি বীটের জন্য পর্যায়ক্রমে এলইডি একটি করে জ্বলজ্বল করে। মান পরিবর্তন করতে, সেটআপ বোতাম টিপুন। এটি করার পরে, এলসিডি ব্যাকলাইট চালু হয় এবং বিট প্রম্পটটি একই পদ্ধতিতে পূর্বে উল্লিখিত হিসাবে পরে প্রদর্শিত হয়।

Atmega8A মাইক্রোকন্ট্রোলার 500 বাইট EEPROM নিয়ে গঠিত যার অর্থ বিট এবং বিপিএমের যে কোন মানই প্রবেশ করুক না কেন, মেট্রোনোম বন্ধ হয়ে যাওয়ার পরেও সংরক্ষিত থাকে। অতএব এটিকে আবার চালু করা, এটি একই ডেটা দিয়ে পুনরায় চালু করে যা আগে প্রবেশ করা হয়েছিল।

রিলাইমেট সংযোগকারী আসলে একটি এসপিআই হেডার যা দুটি উদ্দেশ্যে ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি Atmega8A মাইক্রোকন্ট্রোলারকে তার ফার্মওয়্যার আপডেট করতে এবং মেট্রোনেমে নতুন বৈশিষ্ট্য যুক্ত করতে পুনরায় প্রোগ্রাম করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। দ্বিতীয়ত, হার্ডকোর ব্যবহারকারীদের জন্য মেট্রোনোমকে পাওয়ার জন্য একটি বাহ্যিক বিদ্যুৎ সরবরাহও ব্যবহার করা যেতে পারে। কিন্তু এই পাওয়ার সাপ্লাই 5.5 ভোল্টের বেশি হওয়া উচিত নয় এবং এটি অন/অফ সুইচকে ওভাররাইড করে। নিরাপত্তার কারণে, এই সুইচটি অবশ্যই বন্ধ থাকতে হবে যাতে অন্তর্নির্মিত ব্যাটারির সাথে বাহ্যিক সরবরাহ কম না হয়।

ধাপ 4: বর্ণনা

এই প্রকল্পটি Atmel Atmega8A মাইক্রোকন্ট্রোলার ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছে যা একটি Arduino Uno/Mega/Nano এর মাধ্যমে Arduino IDE ব্যবহার করে একটি ISP প্রোগ্রামার হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

এই মাইক্রোকন্ট্রোলারটি Atmel Atmega328p এর একটি কম বৈশিষ্ট্যযুক্ত সংস্করণ যা Arduino Uno তে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। Atmega8A এর মধ্যে 1Kb RAM সহ 8Kb প্রোগ্রামযোগ্য মেমরি রয়েছে। এটি একটি 8 বিট মাইক্রোকন্ট্রোলার যা 328p অর্থাৎ 16Mhz এর একই ফ্রিকোয়েন্সিতে চলছে।

এই প্রকল্পে, বর্তমান খরচ একটি গুরুত্বপূর্ণ দিক হিসাবে, ঘড়ির ফ্রিকোয়েন্সি হ্রাস করা হয়েছে এবং অভ্যন্তরীণ 1 Mhz দোলক ব্যবহার করা হয়েছে। এটি বর্তমান প্রয়োজনীয়তাকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে প্রায় 3.5 mA @3.3V এবং 5mA @4.5V।

Arduino IDE এর এই মাইক্রোকন্ট্রোলার প্রোগ্রাম করার সুবিধা নেই। অতএব একটি "মিনিকোর" প্যাকেজ (প্লাগইন) একটি অপ্টিবুট বুটলোডার ব্যবহার করে তার অভ্যন্তরীণ অসিলেটর দিয়ে 8A চালানোর জন্য ইনস্টল করা হয়েছিল। লক্ষ্য করা গেছে যে ভোল্টেজ বাড়ার সাথে সাথে প্রকল্পের বিদ্যুতের প্রয়োজন বেড়েছে। অতএব সর্বোত্তম বিদ্যুৎ ব্যবহারের জন্য, মাইক্রোকন্ট্রোলারটি 1 মেগাহার্টজ এ চালানোর জন্য নির্ধারিত হয়েছিল একটি একক 3V মুদ্রা ব্যাটারি মাত্র 3.5mA অঙ্কন করে। কিন্তু দেখা গেছে যে এলসিডি এত কম ভোল্টেজে সঠিকভাবে কাজ করছে না। তাই সিরিজের দুটি মুদ্রা ব্যাটারি ব্যবহারের সিদ্ধান্তটি ভোল্টেজকে 6V এ ঠেলে দেওয়ার জন্য প্রয়োগ করা হয়েছিল। কিন্তু এর মানে হল যে বর্তমান খরচ 15mA বেড়েছে যা ব্যাটারির আয়ু খুব খারাপ হবে বলে একটি বড় অপূর্ণতা ছিল। এছাড়াও এটি 8A মাইক্রোকন্ট্রোলারের 5.5V এর নিরাপদ ভোল্টেজ সীমা অতিক্রম করেছে।

অতএব এই সমস্যা থেকে পরিত্রাণ পেতে 630 পাওয়ার সাপ্লাইয়ের সাথে একটি 330 ওহম রোধকারী সিরিজের সাথে সংযুক্ত ছিল। প্রতিরোধক মূলত মাইক্রোকন্ট্রোলারটি নিরাপদে চালানোর জন্য 5.5V এর মধ্যে ভোল্টেজের মাত্রা কমিয়ে নিজেই একটি ভোল্টেজ ড্রপ ঘটায়। উপরন্তু 330 এর মান বিভিন্ন বিষয় বিবেচনায় নিয়ে বেছে নেওয়া হয়েছিল:

• Save লক্ষ্য ছিল বিদ্যুৎ সাশ্রয় করার জন্য যতটা সম্ভব কম ভোল্টেজে 8A চালানো।
• এটি লক্ষ্য করা গেছে যে এলসিডি 3.2V এর নিচে কাজ করা বন্ধ করে দিয়েছে যদিও মাইক্রোকন্ট্রোলার এখনও কাজ করে
• 3 30০ এর এই মান নিশ্চিত করে যে চূড়ায় ভোল্টেজ ড্রপগুলি কয়েন ব্যাটারির পূর্ণ ব্যবহার করার জন্য একেবারে সঠিক।
• · যখন মুদ্রা কোষগুলি তাদের শীর্ষে ছিল, তখন ভোল্টেজ ছিল 6.3V এর কাছাকাছি, 8A 4.6 - 4.7 V (@ 5mA) এর কার্যকর ভোল্টেজ পেয়েছিল। এবং যখন ব্যাটারীগুলি প্রায় শুকিয়ে গিয়েছিল, ভোল্টেজটি 8A এর সাথে 4V এর কাছাকাছি ছিল এবং এলসিডি সঠিকভাবে কাজ করার জন্য যথেষ্ট ভোল্টেজ অর্থাৎ 3.2V পেয়েছিল। (@3.5mA)
• V ব্যাটারিগুলির 4v স্তরের নীচে, সেগুলি শক্তির জন্য কোনও রস ছাড়াই কার্যকরভাবে অকেজো ছিল। 8A মাইক্রোকন্ট্রোলারের বর্তমান খরচ এবং এলসিডি ভোল্টেজ কমানোর সাথে কমিয়ে দেয়, যা মূলত ব্যাটারির আয়ু বৃদ্ধিতে সহায়তা করে।

16*2 LCD Arduino IDE- এর লিকুইডক্রিস্টাল লাইব্রেরি ব্যবহার করে প্রোগ্রাম করা হয়েছিল। এটি 8A মাইক্রোকন্ট্রোলারের 6 টি ডেটা পিন ব্যবহার করে। অতিরিক্তভাবে, এর উজ্জ্বলতা এবং বৈসাদৃশ্য দুটি ডেটা পিন ব্যবহার করে নিয়ন্ত্রিত হয়েছিল। এটি করা হয়েছিল যাতে অতিরিক্ত উপাদান যেমন একটি পোটেন্টিওমিটার ব্যবহার না করা হয়। পরিবর্তে, ডাটা পিন D9 এর PWM ফাংশনটি স্ক্রিনের বিপরীতে সামঞ্জস্য করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। এছাড়াও প্রয়োজন না হলে এলসিডি ব্যাকলাইট বন্ধ করা দরকার, তাই এটি পাওয়ার জন্য ডেটা পিন ব্যবহার না করে এটি সম্ভব হতো না। একটি 220 ohm প্রতিরোধক ব্যাকলাইট LED জুড়ে বর্তমান সীমাবদ্ধ করতে ব্যবহৃত হয়েছিল।

বুজার এবং এলইডিগুলি 8A এর ডেটা পিনের সাথে সংযুক্ত ছিল (প্রত্যেকের জন্য একটি)। একটি 5.6 কে ওহম প্রতিরোধক লাল LED জুড়ে বর্তমানকে সীমাবদ্ধ করার জন্য ব্যবহার করা হয়েছিল এবং সবুজের জন্য 1k ওহম ব্যবহার করা হয়েছিল। উজ্জ্বলতা এবং বর্তমান ব্যবহারের মধ্যে একটি মধুর স্থান অর্জন করে প্রতিরোধক মানগুলি বেছে নেওয়া হয়েছে।

চালু/বন্ধ বোতামটি একটি ডেটা পিনের সাথে সংযুক্ত নয় এবং এটি কেবল একটি সুইচ যা প্রকল্পটি পরিবর্তন করে। এর একটি টার্মিনাল 330 ওহম রোধের সাথে সংযুক্ত হয় এবং অন্যটি এলসিডি এবং 8 এ এর ভিসিসি পিনের সাথে সংযোগ স্থাপন করে। অন্য দুটি বোতাম ডাটা পিনের সাথে সংযুক্ত থাকে যা সফ্টওয়্যারের মাধ্যমে ভোল্টেজ সরবরাহের জন্য অভ্যন্তরীণভাবে টানা হয়। সুইচগুলির কাজ করার জন্য এটি প্রয়োজনীয়।

অতিরিক্তভাবে ডেটা পিন, সেটআপ বোতামটি সংযোগ করে, এটি একটি হার্ডওয়্যার ইন্টারাপ্ট পিন। আরডুইনো আইডিইতে এর ইন্টারাপ্ট সার্ভিস রুটিন (আইএসআর) সক্রিয় করা হয়েছে। এর মানে হল যে যখনই ব্যবহারকারী সেটআপ মেনু চালাতে চায়, 8A তার মেট্রোনোম হিসাবে কাজ করার বর্তমান কার্যক্রম স্থগিত করে, এবং ISR চালায় যা মূলত সেটআপ মেনু সক্রিয় করে। অন্যথায়, ব্যবহারকারী সেটআপ মেনু অ্যাক্সেস করতে পারবে না।

পূর্বে উল্লিখিত EEPROM বিকল্পটি নিশ্চিত করে যে প্রবেশ করা ডেটা বোর্ড বন্ধ থাকার পরেও সংরক্ষিত থাকে। এবং SPI হেডারে 6 টি পিন রয়েছে - Vcc, Gnd, MOSI, MISO, SCK, RST। এটি এসপিআই প্রোটোকলের অংশ এবং পূর্বে উল্লেখ করা হয়েছে, নতুন বৈশিষ্ট্য বা অন্য কিছু যোগ করার জন্য একটি আইএসপি প্রোগ্রামারকে 8A আবার প্রোগ্রাম করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। Vcc পিন ব্যাটারি পজিটিভ টার্মিনাল থেকে বিচ্ছিন্ন এবং তাই মেট্রোনোম পূর্বে উল্লেখিত নিষেধাজ্ঞার কথা মাথায় রেখে একটি বাহ্যিক বিদ্যুৎ সরবরাহ ব্যবহারের বিকল্প প্রদান করে।

সার্কিট ডায়াগ্রাম অনুসারে পৃথক উপাদান এবং উপযুক্ত সংযোগগুলি সোল্ডার করে একটি ভেরোবোর্ডে পুরো প্রকল্পটি নির্মিত হয়েছিল।