ultimo aggiornamento 17 settembre 2010

Prendendo spunto dalle schema base presente sul sito della LP Elettronica ho pensato di realizzare una scheda dove sia possibile testare le varie funzionalità della scheda: su di esso si trovano varie sezioni: Stadio di alimentazione, Interfaccia seriale di programmazione, Amplificatore, Processore, Modulo LPM1162, Interfacce in/out 

Stadio di alimentazione

Stadio necessario ad alimentare i vari circuiti presenti sulla scheda, sono necessarie due tensione diverse +5V per la parte analogica e il processore (sia esso un BS2 oppure un CB220), e una tensione di 3.3V per l'alimentazione  del modulo LPM11162.
E' previsto di alimentare l'intero circuito con una tensione di ingresso nel range 4V÷12V.
Il regolatore LM317T può sopportare tensioni d'ingresso fino a 40V superiori a quella d'uscita, quindi non crea problemi. La tensione d'uscita è dimensionata a 3.3V tramite le due resistenze da 240Ω e 390Ω.
Questa tensione alimenta direttamente l'amplificatore LM386 e viene invece regolata a 3.3V per alimentare il modulo LPM11162 ed il transciever ADM3222.

LM 7805 Regolatore di tensione
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

LM 317 Regolatore di tensione regolabile
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

Diodo 1N4004
Piedinatura	Datasheet	Foto

Interfaccia seriale di programmazione

Il modulo audio LPM11162 si interfaccia con la porta seriale del PC tramite il transciever RS232 MAX3222 .
Questo componente è necessario per convertire i livelli CMOS a 3.3V del modulo audio nei livelli dello standard RS232.
All'interno dell'ADM3222 abbiamo due trasmettitori e due ricevitori, i cui pin di ingresso/uscita sono indicati rispettivamente con le lettere "T" e "R".
In particolare T1-IN e T2-IN sono gli ingressi CMOS dei due trasmettitori verso il PC mentre T1-OUT e T2-OUT sono le rispettive uscite RS232 da collegare ad un classico connettore DB9.
Invece R1-IN ed R2-IN sono gli ingressi RS232 dei ricevitori che provengono dal connettore DB9 e le rispettive uscite CMOS sono R1-OUT e R2-OUT che servono per pilotare i pin 2 e 6 del modulo audio LPM11162.
Il circuito integrato ADM3222 ha un pin SHDN con il quale vengono disabilitate le uscite dei due trasmettitori quando viene portato a livello basso.
C'è anche un pin EN che invece è in grado di disabilitare le uscite dei ricevitori se portato a livello basso.
Questa funzionalità è molto utile nel nostro circuito perché ci consente di fatto di "scollegare" il transciever RS232 dal resto del circuito quando il collegamento RS232 non è necessario, ovvero quando non di deve ne programmare ne riprodurre alcun file wave tramite PC.
Per la gestione del pin SHDN e del pin EN sono presenti due jumper: JP1 e JP2.

MAX3222 3.0V to 5.5V, Low-Power transceivers
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

Amplificatore

Il segnale audio analogico in uscita dal pin 9 del modulo LPM11162  è connesso ad un amplificatore con  LM386. Questo circuito integrato è molto diffuso perché con pochi componenti esterni è in grado di pilotare direttamente un piccolo altoparlante, il package è un piccolo DIP8 e si tratta di un componente economico.
Lo schema utilizzato nella demoboard è il più semplice realizzabile.      I pin 1 ed 8 sono previsti per una regolazione del guadagno dell'amplificatore nel range 20÷200.
Se lasciati aperti il guadagno è quello minimo, quindi l'ampiezza del segnale sull'altoparlante sarà 20 volte quella di ingresso sul pin 3, mentre inserendo come indicato nello schema un condensatore elettrolitico da 10 µF l'amplificazione sarà pari a 200.
Al pin di ingresso arriva il segnale audio proveniente dal modulo opportunamente attenuato dal trimmer R11 da 10K.
Questa attenuazione è necessaria per limitare il valore massimo del segnale ingresso all'LM386 in modo da non far saturare l'uscita. Tramite il trimmer possiamo poi effettuare una regolazione del volume quando necessario.
l condensatore da 47nF e la resistenza da 10Ω in serie sull'uscita dell'amplificatore sono necessari per rendere stabile l'amplificatore come indicato nel datasheet.
C'è poi un condensatore di disaccoppiamento in serie all'altoparlante che costituisce un blocco in corrente continua.

LM 386  Low Voltage Audio Power Amplifier
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

Processore

Il processore utilizzato per gestire il modulo sonoro è un  CB220 prodotto dalla Comfile Tecnology, esso è più piccolo del sistema CUBLOC, caratterizzato da un case a 24 pin DIP (compatibile con il Basic Stamp 2).
Basato sul microcontrollore Atmel Atmega128 (8 bit RISC), utilizza come linguaggio di programmazione il Basic e la logica Ladder (Multi-tasking).
Dispone di una memoria programma Flash da 80 kB, RAM da 2 kB (BASIC), 1 kB (LADDER Logic), una EEprom da 4 kB, 16 I/O configurabili e presenta una velocità di esecuzione di 36.000 istruzioni/s.
Per programmare questo modulo non è necessario acquistare alcun compilatore, emulatore o altro in quanto esso è disponibile gratuitamente sul sito.

Processore CB220
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

Modulo LPM1162

Il modulo audio LPM11162 è un piccolo componente con una memoria flash interna progettato per memorizzare e riprodurre file wave grazie a pochi semplici comandi seriali.
Nella scheda demoboard è connesso sia al processore CB220 che all'interfaccia con il PC tramite una porta seriale UART.
La cui uscita analogica è collegata a sua volta all'amplificatore audio di potenza che pilota un altoparlante.
Per la programmazione del modulo si deve collegare un PC e scaricare all'interno del modulo audio i file wave che saranno riprodotti come sintesi vocale.
Una volta che tramite il PC avremo programmato i messaggi all'interno del modulo audio il microcontrollore dovrà soltanto inviare il comando di Play (indicando il nome del file wave da riprodurre) per iniziare la riproduzione del file.
Teniamo presente che l'ultimo firmware v1.2R del modulo LPM11162 consente la memorizzazione fino ad un massimo di 128 file wave.

LPM11162 Modulo audio/voce
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

Interfacce in/out

La scheda possiede varie possibilità di in/out:

• Una pin strip femmina SV1 per il collegamento con le porte da P0 a P7

• Una pin strip femmina SV2  per il collegamento con le porte da P8 a P15

• Due pin-strip maschio a 3 pin X1 e X2 con possibilità di collegare servo o sensori.

• Un pulsante connesso alla porta P15

• Due led collegati alle porta P8 e P9.

Schema elettrico

Files formato EAGLE

Realizzazione pratica.

Per la costruzione della scheda si procederà iniziando dalla realizzazione del circuito stampato il cui lato rame in scala 1:1 è riportato sotto.
Per la sua realizzazione si utilizzerà una basetta in vetronite (monofaccia) di dimensioni 97x71 mm, il metodo potrà essere quello della fotoincisione o del trasferimento termico utilizzando i cosiddetti fogli blu (PRESS-N-PELL), in questo caso ricordo che l’immagine delle tracce del circuito dovrà essere speculare.

Circuito stampato.

Una volta inciso il rame, si verificherà in controluce o mediante l’utilizzo di un multimetro che non vi siano cortocircuiti soprattutto tra le piste più vicine.
Si passerà quindi alla foratura della stessa, utilizzando principalmente una punta da 0,8 mm, mentre si utilizzeranno una da 1mm per il diodo, i regolatori di tensione e i pin-strip,  infine una da 2,2 mm per il plug d’alimentazione.
In seguito si potrà passare al posizionamento e alla saldatura dei componenti seguendo lo schema visibile sotto.

Disposizione dei componenti.

Per la saldatura si utilizzerà un piccolo saldatore a punta fine, della potenza di circa 25 – 30 W.
S’inizierà dai ponticelli, proseguendo con le resistenze, il diodi, controllandone l’orientamento.
Si potrà quindi, procedere con gli zoccoli degli integrati, i pulsanti, i condensatori facendo attenzione a quelli elettrolitici che sono polarizzati.
Continuando con i pin-strip per il collegamento dei servomotori, facendo attenzione alla saldatura dei pin in quanto le piste sono molto ravvicinate.
Restano poi da saldare il connettore seriale, la presa d’alimentazione polarizzata e il connettore per l'altoparlante
Terminato la saldatura si potranno inserire gli integrati negli appositi zoccoli facendo attenzione alla tacca di riferimento.
 

Programmazione del processore CB220

Per la programmazione del processore di questa demoboard non è necessario acquistare alcun compilatore, emulatore o altro in quanto esso è disponibile gratuitamente sul sito.
Il programma si chiama CUBLOC STUDIO ed è nella versione 2.6

Esecuzione del programma
Con il doppio click sull'icona del programma

parte l'esecuzione dello stesso, con l'attivazione dell'ambiente di sviluppo.

Come si nota è possibile selezionare le finestre per la programmazione in Basic (F1) e Ladder (F2).
La prima operazione da effettuare è la configurazione detta Porta Seriale RS-232.
E' necessario infatti "comunicare" al software il numero della porta alla quale è collegata fisicamente il processore.
A tale scopo occorre selezionare il menù Setup e quindi la voce PC Interface Setup.

È sufficiente pertanto selezionare la corretta COM e regolare il tempo di attesa dì trasmissione (Waít o Delay Time).
Si passerà poi alla scelta del processore (nel nostro caso CB220)

Programma demo

Listato del programma

File wav da memorizzare nel modulo LPM11162

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