Одним з цікавих напрямків у технічній творчості юних радіоаматорів є створення програмованих музичних автоматів Відомі пристрої [23, 32, 35] відтворюють одну мелодію з числом нот від 8 [32] до 64 [23] Принципи побудови музичних автоматів різноманітні Так, в [32] на кожну ноту виконують автономний генератор, а виконання мелодії забезпечено послідовним мультиплексированием сигналів зазначених генераторів Для зміни мелодії змінюють зєднання виходів генераторів з входами мультиплексорів Апаратні витрати при такій схемної реалізації музичної шкатулки дуже великі, так як для перекриття динамічного діапазону в дві октави необхідні 24 генератора тони

Витрати вдається істотно зменшити, якщо тон змінювати перемиканням частотозадающіх резисторів, що включаються в схему генератора за допомогою дешифратора К155ІДЗ [35] Однак у цьому випадку для зміни характеру виконуваної мелодії необхідно виконати значний обсяг регулювальних робіт з підбору резисторів, що включаються в схему Крім того, частота тону помітно залежить від напруги живлення, тому вимоги до стабільності напруги істотно зростають

Рис 23 Принципова схема автомата «Музична скринька-1»

и

зі

Значний недолік обох схемних рішень принципова неможливість зміни тривалості звучання нот і пауз, що накладає суттєві обмеження на вибір виконуваних фрагментів Зазначених недоліків позбавлена ​​музична шкатулка [23], в якій частоту генератора, що задає перетворять в частоти рівномірно темперованого ладу, коди нот і тривалість їх звучання записують у блок памяті, що складається з двох ПЗУ К155РЕЗ Проте зважаючи незначного обсягу памяті шкатулка виконує тільки один музичний фрагмент тривалістю 64 ноти

В описуваному нижче пристрої за рахунок використання ПЗУ К556РТ5 число виконуваних фрагментів збільшено до восьми при збереженні числа нот у кожній мелодії до 64

Принципова схема автомата «Музична скринька-1» зображена на рис 23 Пристрій містить задаючий генератор на елементах DD11-DD13 дільник частоти із змінним коефіцієнтом ділення (ДПКД) на лічильнику DD8 і дільник частоти з постійним коефіцієнтом ділення, рівним 256 (DD9DD10), лічильник нот (DD3, DD4) тактовий генератор на елементах DD51-DD53 формувач тривалості звучання ноти, включає елементи DD23-DD26, DD14, DD54 і реверсивний лічильник DD7 підсилювач на транзисторах VT1, VT2, навантаженням якого служить динамічна головка Ва1 Вузол, що складається з резистора R2, конденсатора С2 і елементбв DD21, DD22, забезпечує установку лічильників пристрою в нульовий стан після включення живлення ДПКД реалізований на мікросхемі К155ІЕ8, яка дозволяє за рахунок подачі відповідного коду на адресні входи V1, V2, V4, V8, V16, V32 виділяти від 1 до 63 імпульсів з 64, поданих на вхід С1 (коефіцієнт розподілу від 64/63 до 64) Частоти нот можна виразити через число імпульсів М на виході лічильника DD8 Значення частоти і числа М для всіх нот в межах двох октав зведені в табл 10

Число М і тривалість ноти записуються в постійний запамятовуючий пристрій DD6 (в розряди Q1-Q6 число М, в розряди Q7, Q8 тривалість ноти) Кодування тривалості нот має вигляд: 00 – 1/2, 10-Ί / 4 , 01 – 1/8 і 11 – 3/8.

Тимчасові діаграми напруг на елементах схеми зображені на рис 24

Після включення пристрою напруга на конденсаторі С2 дорівнює нулю і високий рівень з виходів елементів DD21, DD22 обнуляє всі лічильники По зрізу тактового імпульсу на вході -Г лічильника DD7 на виході переносу <0″ формується негативний перепад напруги, який збільшує на 1 код на виході лічильника DD3. Низький рівень з виходу переносу “£ 0” лічильника DD7 блокує лічильник DD8. З виходів Q1-Q6 ПЗУ DD6 на входи V1, V2, V4, V8, V16, V32 лічильника DD8 подається код першої ноти, а код тривалості надходить з виходів 07, Q8 ПЗУ на входи інверторів DD2.3, DD2.4. По фронту тактоврго імпульсу на виході елемента DD5.4 формується низький рівень, і лічильник DD7 встановлюється в стан, відповідне коду на входах Dl, D2, D4, D8, а на виході “<0” з’являється високий рівень, дозволяє роботу лічильника DD8. Імпульси з виходу лічильника DD8 мають нерівномірну шпаруватість, яка

Таблиця 10

Нота

Октава 1

Октава 2

Частота ноти, Гц

М

Входи

Частота ноти, Гц

М

Входи

см

СО

V16

см

см

СО

V16

см

До

262

17

0

1

0

0

0

1

523

34

1

0

0

0

1

0

До-дієз

277

18

0

1

0

0

1

0

554

36

1

0

0

1

0

0

Ре

294

19

0

1

0

0

1

1

587

38

1

0

0

1

1

0

Ре-дієз

311

20

0

1

0

1

0

0

622

40

1

0

1

0

0

0

Мі

330

21

0

1

0

1

0

1

659

42

1

0

1

0

1

0

Фа

349

22

0

1

0

1

1

0

698

45

1

0

1

1

0

1

Фа-дієз

370

24

0

1

1

0

0

0

740

47

1

0

1

1

1

1

Сіль

392

25

0

1

1

0

0

1

784

50

1

1

0

0

1

0

Соль-дієз

415

27

0

1

1

0

1

1

831

53

1

1

0

1

0

1

Ля

440

28

0

1

1

1

0

0

880

56

1

1

1

0

0

0

Ля-дієз

466

30

0

1

1

1

1

0

932

60

1

1

1

1

0

0

Сі

494

32

1

0

0

0

0

0

988

63

1

1

1

1

1

1

Рис 24 Тимчасові діаграми напруг

зменшується лічильниками DD9, DD10 З виходу 8 лічильника DD10 імпульси з частотою, що відповідає першій ноті фрагмента, надходять на підсилювач VT1, VT2

Імпульси тактового генератора DD51-DD53 послідовно зменшують код на виході лічильника DD7 (виходи 1, 2, 4, 8ї на схемі не показані), і при переході його в нульовий стан на виході £ 0 знову зявляється низький рівень, який збільшує на 1 код на виході лічильника нот DD3, DD4 На виходах ПЗУ формуються коди наступної ноти і тривалості її звучання Потім описаний цикл повторюється На виході перемикача SA1 формується трехразрядного двійковий код Кожному положенню перемикача SA1 відповідає свій код на входах А6-А8 ПЗУ, а значить, і своя мелодія Максимальне число нот в кожному музичному фрагменті 64, що забезпечується зміною кодів на адресних входах А0-А5 ПЗУ

У табл 11 приведена карта програмування ПЗУ популярної пісні М Блантера «Катюша», в табл 12 коди на виході ПЗУ для виконання мелодій пісень «Хай завжди буде сонце», «Батьківщина чує», «Там, вдалині за річкою »,« Сплять кургани темні »,« Підмосковні вечори »і« Прощання » Методика складання програм ясна з табл10, 11 Читачі, знайомі з нотною грамотою, легко складуть карту програмування ПЗУ, забезпечує виконання будь-якої мелодії

Та бліцу 11

Адреса 10 частковий

(0

ш

Е

Про

Нота

Тривалість ноти

М

Виходи ПЗУ

16-ковий код

Q8

Q7

Q6

Q5

Q4

Q3

Q2

Q1

00

_

Пауза

1/2

_

0

0

0

0

0

0

0

0

00

01

1

Ля

3/8

28

1

1

0

1

1

1

0

0

DC

02

1

Сі

1/8

32

1

0

1

0

0

0

0

0

АТ

03

2

До

3/8

34

1

1

1

0

0

0

1

0

Е2

04

1

Ля

1/8

28

1

0

1

1

1

0

0

05

2

До

1/8

34

1

0

1

0

0

0

1

0

А2

06

2

До

1/8

34

1

0

1

0

0

0

1

0

А2

07

1

Сі

1/8

32

1

0

1

0

0

0

0

0

АТ

08

1

Ля

1/8

28

1

0

1

1

1

0

0

09

1

Сі

1/4

32

1

1

0

0

0

0

0

60

10

1

Мі

1/8

21

1

0

1

0

1

0

1

95

11

Пауза

1/8

1

0

0

0

0

0

0

80

12

1

Сі

3/8

32

1

1

1

0

0

0

0

0

Е0

13

2

До

1/8

34

1

0

1

0

0

0

1

0

А2

14

2

Ре

3/8

38

1

1

1

0

0

1

1

0

Е6

15

1

Сі

1/8

32

1

0

1

0

0

0

0

0

АТ

16

2

Ре

1/8

38

1

0

1

0

0

1

1

0

А6

17

2

Ре

1/8

38

1

0

1

0

0

1

1

0

А6

18

2

До

1/8

34

1

0

1

0

0

0

1

0

А2

19

1

Сі

1/8

32

1

0

1

0

0

0

0

0

АТ

20

1

Ля

1/2

28

0

0

1

1

1

0

0

1C

21

2

Мі

1/4

42

0

1

1

0

1

0

1

0

22

2

Ля

1/4

56

0

1

1

1

1

0

0

0

78

23

2

Сіль

1/4

50

0

1

1

1

0

0

1

0

72

24

2

Ля

1/8

56

1

0

1

1

1

0

0

0

В8

25

2

Сіль

1/8

50

1

0

1

1

0

0

1

0

В2

26

2

Фа

1/8

45

1

0

1

0

1

1

0

1

AD

27

2

Фа

1/8

45

1

0

1

0

1

1

0

1

AD

28

2

Мі

1/8

42

1

0

1

0

1

0

1

0

АА

29

2

Ре

1/8

38

1

0

1

0

0

1

1

0

А6

30

2

Мі

1/4

42

0

1

1

0

1

0

1

0

31

1

Ля

1/4

28

0

1

1

1

1

0

0

32

Пауза

1/8

1

0

0

0

0

0

0

80

33

2

Фа

1/4

45

0

1

1

0

1

1

0

1

6D

34

2

Ре

1/8

38

1

0

1

0

0

1

1

0

А6

35

2

Мі

3/8

42

1

1

1

0

1

1

0

1

ЕА

36

2

До

1/8

34

1

0

1

0

0

0

1

0

А2

37

2

Ре

1/8

38

1

0

1

0

0

1

1

0

А6

38

2

Ре

1/8

38

1

0

1

0

0

1

1

0

А6

39

2

До

1/8

34

1

0

1

0

0

0

1

0

А2

40

1

Сі

1/8

32

1

0

1

0

0

0

0

0

АТ

41

1

Ля

1/2

28

0

0

1

1

1

0

0

1C

42

Пауза

1/8

1

0

0

0

0

0

0

80

43

2

Мі

1/4

42

0

1

1

0

1

0

1

0

44

2

Ля

1/4

56

0

1

1

1

1

0

0

0

78

45

2

Сіль

1/4

50

0

1

1

1

0

0

1

0

72

46

2

Ля

1/8

56

1

0

1

1

1

0

0

0

В8

47

2

Сіль

1/8

50

1

0

1

1

0

0

1

0

В2

48

2

Фа

1/8

45

1

0

1

0

1

1

0

1

AD

Окончаніетабл 11

Адреса 10 частковий

Октава

Нота

Тривалість ноти

М

Виходи ПЗУ

16-ковий код

Q8

Q7

Q6

Q5

Q4

Q3

Q2

Q1

49

2

Фа

1/8

45

1

0

1

0

1

1

0

1

AD

50

2

Мі

1/8

42

1

0

1

0

1

0

1

0

АА

51

2

Ре

1/8

38

1

0

1

0

0

1

1

0

А6

52

2

Мі

1/4

42

0

1

1

0

1

0

1 1

0

53

1

Ля

1/4

28

0

1

0

1

1

1

0

0

54

Пауза

1/8

1

0

0

0

0

0

0

0

80

55

2

Фа

1/4

45

0

1

1

0

1

1

0

1

6D

56

2

Ре

1/8

38

1

0

1

0

0

1

1

0

А6

57

2

Мі

3/8

42

1

1

1

0

1

0

1 1

0

ЕА

58

2

До

1/8

34

1

0

1

0

0

0

1

0

А2

59

2

Ре

1/8

38

1

0

1

0

0

1

1 1

0

А6

60

2

Ре

1/8

38

1

0

1

0

0

1

1

0

А6

61

2

До

1/8

34

1

0

1

0

0

0

1

0

А2

62

1

Сі

1/8

32

1

0

1

0

0

0

0

0

АТ

63

1

Ля

1/2

28

0

0

0

1

1

1

0

0

1C

Таблиця 12

Найменування

музичного

фрагмента

Вихідний код 16-ковий

«Хай завжди буде сонце» муз А Островського

«Батьківщина чує» муз Д Шостаковича

«Там, вдалині за рікою» муз А Александрова

«Сплять кургани темні» муз Н Богословського

«Подмос Ковно ве чора» муз У Соловйова-Сєдого

«Прощання» муз Д Покрасса

80, 80, 80, 55, 96, 95, 1C, 60, А2, А0, 15, 55, А2А2, 62, АТ, 9С, 5С, 5Β, 40, 59, 9С, 99, 22, 66, А8, А6, 19, 59, АТ, А2, 66, А2, А6, 2А, 40, 55, 55, 1C, 60, 64, 60, 5С, 55, 55, 1C, 60, 64, 64, 60, 55, 55, 20, 64, 66, 6А, 60, 60, 64, 26,64, 60, 1C, 80

00, 99, 95, 96, D9E2, АТ, 9CA0, D9, D5, 99,9 З АТ, А2, А0, А2, А6, АТ, 9С, 60, 9C, 19, 40, 99, 95 , 96, D9, E2, A0, 9С, А0, D9, D5, 95, 98, 9B9C, АОА ^ Аб, 9С, АТ, E2, D9, 9С99, 9С, D6, D5, 93 , 95, 96, D9, 66, 95, 66, А2, 80, 80, 80, 80, 80, 80

80, 95, 95, 5C, DC, A0, 62, Е2, А6, 6А, 62, 60, 5С, 40, B8B2, 6D, EDB2, 78, 72, 6D, 78АА, 80, AD, AA, 66, 60, 66, 38, 62, AD6A, 5C, 62, 2A, A6, AA, 6D, EA, А6, 66, Е2, АТ, 60, 5C, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80

80, 5С, АТ, 62, А6, 6А, A2, DC, 72, B8, 72, AD, 6A, A6, B2, 60, А6, 78, AD, 6A, A6, Е2, 80, АТ, А2, 66, 99, 2А, 6А, 62, А0, 62, 9C, 60, 9C, D9, 80, 96, 99, 5C, 9B, 5C, 95, D5, 53, 95,56,9 С, 55, 93, D1, 55, 93, 80, 91, АТ, DC, 80, 80, 80, 80, 80,80,80

80, 9C, А2, АА, А2, 66, А2, АТ, 6А, 66, 1C, А2, АА, В2, В2, 78, B2, AD, 2A, 6F, 75, BF, B8, 6А, АА, 62, 9CAA, A6, 6D, 6D, B2, AD, 6A, А6А2, 6А, 66, 1C, 80, 6F, 75, BF, B8, 6А, АА, 62,9 С, АА, А6, 6D 6D, B2AD6A, А6, А2, 6А, 66, 1C, 80, 80, 80, 80, 80, 62, 5C, AA, AD, AA, A6, 62, 1C, 5C, 62, 6А, B2, B8, B2AD

2А, ЕА, 80, 66, 66, B8, B8, B2, AD, 6A, 5B, B8, 80, 80, 5C, 78, АА, A6, A2, A0, 1C, 9C, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80, 80v

Рис 25 Передня панель «Музичної скриньки»

Розглянута музична шкатулка має певний недолік: дві однакові по тону ноти, наступні один за одним, звучать як одна довга Це обумовлено невеликим інтервалом регулювання тривалості нот і пауз Мінімальна тривалість пауз і нот в цій музичній шкатулці дорівнює 1/8 при максимальній тривалості однієї ноти 1/2 Діапазон зміни тривалості нот можна збільшити за рахунок збільшення розрядності ПЗУ, що задає тривалість нот і пауз, однак при цьому зростають апаратні витрати і, як наслідок, споживана потужність і габаритні розміри

Передня панель шкатулки зображена на рис 25 Перемикач «Мелодія» дозволяє робити вибір виконуваного музичного фрагмента Мікросхема ПЗУ вставляється в колодку «Програма», розташовану на передній панелі, при необхідності зміна музичної програми здійснюється заміною ПЗУ Зміна темпу виконуваної мелодії здійснюється регулятором «Темп»

У автоматі «Музична скринька-2», принципова схема якої зображена на рис 26, діапазон зміни тривалості нот і пауз розширений у 4 рази без збільшення апаратних витрат За рахунок використання ПЗУ 573РФ2, з ємністю 2048 байтових слів реалізовано пристрій, що відтворює вісім мелодій по 128 нот в кожній З цією метою збільшена розрядність лічильника нот DD2, DD3 (сім замість шести), введений формувач імпульсів на D-тригері DD81 Принцип формування темперованого звукового ряду не змінився Прийнята наступна кодування тривалості нот і пауз:

Тривалість Код Тривалість Код

1/32                               0001                 1/4                1000

1/16                               0010                 3/8                1100

1/8                                            0100                        1/2                        1111

3/16                              0110

Пристрій працює аналогічно описаному вище, за винятком схеми формування тривалості нот і пауз Коли на виході перенесення <0″ лічильника DD6 формується негативний перепад напруги, код на виході лічильника нот DD2, DD3 збільшується на 1. По фронту імпульсу генератора, що задає запускається формувач DD8.1, і на інверсному виході формується імпульс високого рівня з тривалістю, що дорівнює періоду тональних імпульсів. На виходах Q1-Q4 ПЗУ протягом дії цього імпульсу формується чотирирозрядний двійковий код тривалістю першої ноти. Подачею імпульсу низького рівня з прямого виходу тригера DD8.1 на вхід S лічильника DD6 здійснюється установка реверсивного лічильника в срстояніе, певне кодом на виходах Q1-Q4 ПЗУ DD5. Імпульс низького рівня з виходу формувача надходить і на вхід S лічильника DD7 також блокує його роботу.

По закінченні негативного імпульсу на виході формувача з виходу ПЗП на входи V1, V2, V4, V8, V16, V32 лічильника DD7 подається код першої ноти фрагмента Високий рівень на вході S дозволяє проходження імпульсів через лічильник DD7, і в динамічній голівці звучить тон першої ноти Імпульси тактового генератора DD42-DD44 віднімають вміст лічильника DD6, і при переході його в нульовий стан на виході перенесення зявляється низький рівень, двійковий код лічильника нот знову збільшується на 1 і знову запускається формувач DD81 Надалі описані цикли повторюються Коди програмування ПЗУ для виконання мелодії «Катюша» наведено в табл 13

Таблиця 13

Пекло

рес

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

А

У

З

D

Е

F

00

СО

СО

DC

Е0

Е2

DC

Е2

СО

Е2

ЄВ

DC

ЄВ

D5

СО

ЄВ

F2

01

Е6

Е0

Е6

СО

Е6

Е2

ЄВ

DC

ЕА

F8

F2

F8

F2

ED

СО

ED

02

ЕА

Е6

ЕА

DC

СО

ED

Е6

ЕА

Е2

Е6

СО

Е6

Е2

ЄВ

DC

СО

03

ЕА

F8

F2

F8

F2

ED

СО

ED

ЕА

Е6

ЕА

DC

СО

ED

Е6

ЕА

04

Е2

Е6

СО

Е6

Е2

ЄВ

DC

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

05

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

06

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

07

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

СО

08

FF

FF

FC

F4

FC

F4

F4

F1

F4

F4

F4

F8

F4

F4

FC

F4

09

FC

F4

F4

F1

F4

F4

F4

FF

F8

F8

F8

F4

F4

F4

F1

F4

F4

F4

F8

F8

F4

F8

F4

FC

F4

F4

F1

F4

F4

F4

FF

F4

ОВ

F8

F8

F8

F4

F4

F4

F1

F4

F4

F4

F8

F8

F4

F8

F4

FF

ОС

FF

F4

F1

F4

F4

F4

FF

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

0D

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

Джерело: Фромберг Е М, Конструкції на елементах цифрової техніки М: Гаряча лінія-Телеком, 2002 264 с: Ил (Масова радіобібліотека Вип 1249)