วัตถุประสงค์

1. เพื่อให้นิสิตคุ้นเคยกับการใช้วงจร Interface ต่างๆ มากขึ้น
2. เพื่อให้นิสิตเข้าใจหลักการของวงจรสร้างสัญญาณเสียงอย่างง่าย
3. เพื่อให้นิสิตเกิดทักษะในการเขียนโปรแกรมภาษา Assembly มากขึ้น
4. เพื่อให้นิสิตสามารถพัฒนาโปรแกรมในลักษณะของ Time Critical หรือ Real Time Application ได้

• Speaker (สำหรับใช้ในห้องปฏิบัติการเท่านั้น)

จากการศึกษาในวิชาฟิสิกส์ เราสามารถสรุปได้ว่าเสียงเกิดจากการสั่นสะเทือนของวัตถุ เสียงดนตรีก็เช่นเดียวกัน โน้ตดนตรีที่มีการแบ่งเป็นตัวโน้ตต่างๆ เกิดจากการสั่นสะเทือนที่ความถี่ที่แตกต่างกัน เครื่องดนตรีต่างชนิดกันจะมีความถี่มูลฐานเดียวกันเมื่อเล่นตัวโน้ตเดียวกัน (ดังแสดงในตาราง) ส่วนคุณภาพหรือความไพเราะของเสียงขึ้นอยู่กับค่า Harmonic ของเครื่องดนตรีแต่ละชนิด

ในการสังเคราะห์เสียงดนตรีสามารถทำได้โดยการสร้างสัญญาณเพื่อให้ Speaker สั่นสะเทือนด้วยสัญญาณความถี่มูลฐานของโน้ตดนตรีที่ต้องการ ซึ่งวิธีการที่ง่ายที่สุดคือการสร้างสัญญาณ Square Wave ออกมายัง Speaker ให้มีความถี่ต่างๆ ตามตัวโน้ตที่ต้องการ ในที่นี้เราจะใช้ Speaker ราคาถูกซึ่งหาซื้อได้ทั่วไปความต้านทานภายในระหว่าง 8-10 Ohm หากเราขับ Speaker ด้วย Square Wave ก็จะได้กำลังประมาณ 0.78 W (จาก V²/R) ซึ่งเป็นกำลังที่ต่ำมาก แต่ก็เพียงพอที่จะให้เราได้ยินเสียงได้ ในการต่อ Speaker เข้ากับวงจรเราควรจะต้องมี Transistor ช่วยขยายกระแสหรือเป็น Buffer สำหรับป้องกัน Microcontroller ให้เรา ดังภาพวงจรที่ดีที่สุดคือวงจรทางขวามือเพราะมี Transistor สำหรับช่วย Pull UP และ Pull Down

ทั้งนี้เพื่อเป็นการประหยัดอุปกรณ์ในปฏิบัติการจึงอนุโลมให้นิสิตต่อ Speaker เข้ากับ Port โดยตรง ทั้งนี้ให้เลือกใช้ Port ที่มีลักษณะเป็น Open Collector ด้วยเพื่อให้สามารถรับกระแสที่สูงขึ้นได้

1. ให้นิสิตต่อวงจรสำหรับขับ Speaker เข้ากับ RB4 ของ PIC ในบอร์ดทดลองโดยใช้ Connector ขนาด 4x2 (ตามที่แจกให้) ตามลักษณะของวงจรดังภาพ



2. เขียนโปรแกรมสำหรับสร้างสัญญาณเสียง ตามโน้ตที่ความถี่ต่างๆ (ให้ไล่ Scale ไปกลับจาก C D E F G A B C B A G F E D C) เรื่อยไป ให้แสดงแต่ละตัวโน้ตเป็นเวลา 1 วินาที

 

3. ดัดแปลงโปรแกรมดังกล่าวให้รับค่าของตัวโน้ตจาก ROM ได้ ดังรูปแบบที่กำหนดให้ดังนี้

แต่ละ Byte จะบอกถึงความยาวของโน้ต และ ตัวโน้ตที่ต้องให้ระบบเล่น โดย Hi Order ขนาด 4 บิตจะใช้บอกความยาว ทั้งนี้ 0 คือ ประมาณ 0.5 วินาที และ 1 คือ 1 วินาทีตามลำดับ และ Low Order ขนาด 4 บิต จะใช้บอกตัวโน้ต ดังแสดงในตาราง ทั้งนี้เมื่อข้อมูลที่อ่านจาก ROM เป็น 0?Fh ให้หยุดเล่น

ตัวอย่าง

11 12 13 0F จะเล่นตัวโน้ต C D และ E ตามลำดับ ตัวโน้ตละประมาณ 1 วินาที

(ให้นิสิตแสดงการทดสอบโดยบันทึกโน้ตเพลงมหาจุฬาลงกรณ์ 1 วรรคลงใน ROM)

Hint: นิสิตอาจใช้ PWM ช่วยในการสร้างสัญญาณที่ความถี่ที่ต้องการก็ได้