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第四届立创电子设计大赛

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CC-BY 3.0

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#第四届立创大赛#波表合成八音盒

创建时间：5年前

项目主题：自拟主题

4746 18

描述

<p>【请在报名阶段填写 ↓】 本作品采用波表合成（WaveTable Synthesis）的方法播放曲谱，采用Cortex M0+的MCU，对程序进行了高度优化，达到了了20复音数，32khz采样率，16bit波表样本的性能。</p> <p>【请在竞赛阶段填写 ↓】 *  一、作品详情；</p> <p>波表合成即取样，存贮为一个波表文件，重播时根据音乐文件记录的乐曲信息向波表发出指令，从表格中，逐一找出对应的声音信息，经微处理器或PC系统的CPU合成，加工后放出来。传统上该操作在高性能的平台实现，如ASIC，DSP，PC等。作品旨在低性能的MCU上实现实时性极高的波表合成功能，所以关键部分程序使用汇编完成以达到最优的执行速度。         作品具有传统八音盒的音色，使用了分段采样，对于不同的音高的发声有更好的表现。板载的MCU具有128K FLASH，除了程序和波表之外，可以存储近25首平均10分钟的乐曲。同时提供了midi文件转乐曲镜像的工具，可以任意定制乐曲内容。该作品还具备音量调节，乐曲导航和音频可视化功能，具有很高的实用性。硬件支持USB接口更新内部的曲谱镜像。</p> <p>*  二、描述作品所面临的挑战及所解决的问题；</p> <p>波表合成具有较高的实时性，即每1/32000s要更新20个发音单元的参数并混音，所以关键部分使用汇编完成，调试相对困难。</p> <p>*  三、描述作品硬件、软件部分涉及到的关键点；</p> <p>核心MCU选用了NV32F100，FLASH容量大且PWM可以大电流输出，能直接带动扬声器。作为一件DIY作品SOP16也更容易焊接。同时该MCU为2.7~5.5v宽电压产品，可以直接用普通的AA电池供电。USB接口使用CH330N，引脚少方便易用。固件使用前后台构架，定时器中断实时进行波表合成。同时还设计了专用的midi转曲谱数据的工具软件，具有智能移调功能，使得乐器的音域经可能符合八音盒的音域。</p> <p>*  四、作品材料清单；</p> <p>详见附件 BOM_#第四届立创大赛#波表合成八音盒_20190921170139.csv。</p> <p>*  五、作品图片上传；（PCB上须有大赛logo标识并拍照上传，若无视为放弃参赛）</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/V7Wn1rpLEphl2xNFKPit519vRRLd0XD0ntoaXJrH.jpeg" alt="DSC_0066.jpg"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/gzTfYT3UxtwTYOd8gMa39tdgPtr9RZojOs6qdWb9.jpeg" alt="DSC_0067.jpg"> *  六、演示您的作品并录制成视频上传；（视频内容须包含：作品介绍；功能演示；性能测试；PCB上大赛logo标识特写镜头，若无视为放弃参赛）</p> <p>请参看： <a href="https://www.bilibili.com/video/av68526732/" target="_blank">https://www.bilibili.com/video/av68526732/</a></p> <p>七、开源文档。 固件请参考：<a href="https://github.com/eeyrw/music-box-nv32" target="_blank">https://github.com/eeyrw/music-box-nv32</a> midi转曲谱镜像工具请参考：<a href="https://github.com/eeyrw/midi-to-hex/tree/new-midi-to-hex" target="_blank">https://github.com/eeyrw/midi-to-hex/tree/new-midi-to-hex</a></p> <p>附件有编译好的hex和bin文件，直接可以烧录使用。关于NV32F100的烧录参看：<a href="http://bbs.21ic.com/icview-1639052-1-1.html" target="_blank">http://bbs.21ic.com/icview-1639052-1-1.html</a> <a href="https://diy.szlcsc.com/attachments/2019/9/8N5OOaD1TtLwPCNVuQte9pbuYcnuiUkewDchE1qa.zip" target="_blank">midi-to-hex-example.zip</a>为针对Windows平台编译好的曲谱转镜像工具，可以参看内部readme得到曲谱镜像文件。</p>

文档

music-box-nv32-sch-lcsc

music-box-nv32-pcb-lcsc

BOM

ID Name Designator Footprint Quantity Manufacturer Part Manufacturer Supplier Supplier Part
1 100nF C7,C1,C6,C5 0805 4
2 1TS002E-2600-2500 RST_KEY,USER_KEY_1,USER_KEY_2 KEY-TACT-SMD-6.1*3.7*2.5 3
3 Speaker SPK PCB_MOUNT_SPEAKER_30MM 1
4 3R R3,R1 0805 2
5 NV32F100FS16 U2 SOP-16_LS6.0-L10.0-W3.9-PI1.27-BL 1
6 U-F-M5DW-Y-2 USB-SER1 U-F-M5DW-Y-2 1
7 SS12-LTP D2,D1 SMA(DO-214AC) 2
8 TP_GND TP_GND TESTPIN 1
9 TP_VCC TP_VCC TESTPIN 1
10 1k R2,R7,R9 0805 3
11 1uF C3 0805 1
12 17-21/GHC-XS1T2M/3T INDICATOR,USB_POWER LED-0805 2
13 17-215UYC/S530-A3/TR8 POWER LED-0805 1
14 CH330N U3 SOP-8_150MIL 1
15 XH2.54-4AW CN1 XH2.54-4AW 1
16 10K R11,R8,R10,R4 0805 4
17 B503 POT1 B503_PCB 1
18 SS-12F44-G5 SW1 SW-DIP-12.1X5.6 1
19 MF-PSMF035X-2 F1 0805 1
20 AA_BATT_BOX BT1 AA_BATT_BOX_59MMX33MM 1

附件

附件名 下载
BOM_#第四届立创大赛#波表合成八音盒_20190921170139.csv
music-box-nv32.hex
music-box-nv32.bin
midi-to-hex-example.zip

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cocoyuan

评论(11)

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立创电赛 2019-09-16 09:48:45 回复
<p>温馨提示：距项目提交截止还有6天，记得完善作品上传哟！</p>
立创电赛 2019-09-19 17:01:40 回复
<p>你的项目完成的很棒，但是看不到实际效果，推荐你上传一个视频，大家都听一下效果。</p>
zy1186 2019-09-22 11:46:55 回复
<p>这个不错，很久前就像搞下类似的产品！有空来研究下这解码怎么搞！音频和容量是个难题啊，不知楼主怎么搞的？</p>
jixin001 2019-09-27 13:58:10 回复
<p>我不理解“波表合成”到底是啥意思。之前用单片机直接播放WAV格式的文件，不知道这两种方法有什么区别？</p>
立创电赛 2019-10-10 21:51:06 回复
<p>恭喜您的项目获得第四届立创电子设计大赛优秀奖，点击查看获奖名单：<a href="https://diy.szlcsc.com/posts/7b78bd99e53745588a4f2d81cc11af92" target="_blank">https://diy.szlcsc.com/posts/7b78bd99e53745588a4f2d81cc11af92</a></p>
cocoyuan 2019-10-13 11:35:12 回复
<p>@zy1186 这个不是存储WAVE，这个只存放波表。</p>
cocoyuan 2019-10-13 11:36:52 回复
<p>@jixin001 理解为乐器就容易了。记录的是音符，然后发音。</p>
jixin001 2019-10-14 09:06:08 回复
<p>@cocoyuan 大概明白了，最小发音单位为“音符”，就像电子琴一样，按一个按键就出一个对应的音符。然后一首音乐就是若干不同音符的叠加输出。这样理解没问题吧？</p>
cocoyuan 2020-07-10 20:50:41 回复
<p>这个项目后来还更新过：<br/><a href="https://github.com/eeyrw/music-box-nv32/releases/tag/1.0.0" target="_blank">https://github.com/eeyrw/music-box-nv32/releases/tag/1.0.0</a></p>
Uauio 2021-04-01 15:21:07 回复
<p>@cocoyuan 这个扬声器是什么型号的？多少W，多少Ω的？</p>
cocoyuan 2021-09-03 11:18:44 回复
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