Японский WAV-плеер… по-русски

Автор: SSMix
Опубликовано 29.11.2012
Создано при помощи КотоРед.

            В статье описан вариант изготовления простого WAV-плеера на основе известной разработки японца Чана. Исходный проект был доработан с целью введения возможности запоминания последнего проигранного трека, а также перебора треков не только вперёд, но и назад. Для удобства использования и придания разработке законченного вида также добавлен УНЧ с регулировкой громкости и схема зарядки аккумулятора.

            Встал как-то передо мной вопрос: что подарить 4-х летней племяннице на день рождения. Как известно, лучший подарок – это сделанный своими руками. После некоторых раздумий, учитывая её пристрастие к музыке,  выбор пал на японский WAV-плеер от ChaN на ATtiny85 (Simple SD Audio Player with an 8-pin IC https://elm-chan.org/works/sd8p/report.html):


           Естественно, что дарить ребёнку набор в виде платки с проводками к батарейке и наушникам глупо, тем более что долгое прослушивание музыки в наушниках портит слух безвозвратно. Поскребши по сусекам, на свет божий был извлечен старый карманный СВ радиоприёмник с неплохим динамиком 0,25ГД-19-8Ω. В корпусе приемника и было решено собрать плеер. Для питания схемы был приобретён Li-Ion аккумулятор на 320мАч от MP3-плеера, чтобы не беспокоиться о частой смене батареек.

            В итоге вырисовалась следующая схема:
        
           На VT1, VT2, DA2 собрана защита от чрезмерной разрядки аккумулятора. При включении питания переключателем SA1 транзистор VT1 открывается через незаряженный C2, подаётся питание на супервизор DA2 MCP100T-315I/TT, на выходе которого устанавливается высокий лог. уровень, открывающий VT2 и VT1. Зелёный светодиод HL2 сигнализирует о включенном питании плеера. Для более резкого уменьшения яркости свечения при снижении напряжения аккумулятора светодиод включен последовательно через диодную сборку VD1. При снижении на аккумуляторе напряжения ниже 3,15В на выходе супервизора устанавливается низкий логический уровень  и схема обесточивается. Остаётся лишь небольшой ток порядка 1,5 мкА через разрядный резистор R1. Для зарядки аккумулятора использована специализированная микросхема DA1 MCP73812T-420I/OT. Зарядка осуществляется от внешнего источника +5В через USB-разъём. Можно использовать USB-выход ПЭВМ или отдельную зарядку от мобильника с напряжением не более 6 В. Ток зарядки задаётся сопротивлением резистора R7 и выбран как 0.7C=0.7*320мА∙ч =224 мА. Пересчитать его на другой ток можно по формуле Iзар.(мА)=1000/R7(кОм). Красный светодиод HL1 сигнализирует о подключенном внешнем питании.

            Для питания микроконтроллера DD1 ATtiny85 и карты памяти применён линейный стабилизатор DA3 TPS76330DBVT на 3В с малым падением напряжения. Микроконтроллер и карта памяти включены по схеме “МОНО HF” (16 бит), т.к. в 8-битном варианте “МОНО” заметен довольно существенный шум, особенно в паузах. Резистором R16 можно подобрать такой коэффициент суммирования сигналов с микроконтроллера, при котором будет наименьший уровень шума. После фильтров C7, R10, C8, R11, C11, R14 сигнал поступает на регулятор громкости R12. В качестве УНЧ применена микросхема DA4 ILA7052N (аналог TDA7052) в мостовом включении. Питание на неё подано непосредственно после VT1 от аккумулятора. Типовая выходная мощность по datasheet при напряжении питания 6В и сопротивлении нагрузки 8Ω составляет 1 Вт. Также на плате предусмотрено место для установки DA4’ ILA7050 (аналог TDA7050) на случай проблем с приобретением ILA7052N.

            Вся схема собрана на односторонней печатной плате размерами 38х69мм под имеющийся корпус. Выключатель питания использован уже имеющийся в корпусе приёмника, и соединён последовательно с выключателем регулятора громкости. Держатель карты памяти microSD использован покупной (самый дешевый):


         Вид плеера в сборе показан ниже:

            Аккумулятор приклеен к корпусу на двухсторонний скотч. Микроконтроллер ATtiny85 удалось приобрести только в широком SOIC-8 корпусе, поэтому запаян на переходную (зелёную на фото) платку. Слева от микросхемы УНЧ видны два электролита. Они запаяны на плату уже в процессе доработки схемы для устранения просадки напряжения аккумулятора при пиковых уровнях громкости. Забегая вперёд, следует отметить, что звучание плеера получилось на удивление громкое и качественное с присутствием басов, чего не скажешь о многих китайских поделках. Ёмкость добавленных электролитов 1000мкФ+1500мкФ.

            А это вид спереди:

            Название Sonya – это никакая не имитация известной фирмы Sony, а имя племянницы.

            Для программирования микроконтроллера использован самодельный программатор AVRISP MkII (USB) и среда CodeVisionAVR. В PonyProg запрограммировать фьюз RSTDISBL не возможно. На скриншоте ниже показаны программируемые фьюзы:

            Внимание!!! Вначале прошивается flash-память микроконтроллера прилагаемым hex-файлом, а затем фьюзы! После программирования фьюза RSTDISBL микроконтроллер станет недоступен для внутрисхемного SPI-программирования. Сбросить фьюзы в исходное состояние можно лишь параллельным программатором или, например, таким вот Atmega fusebit-доктором (https://www.getchip.net/posts/059-ispravlyaem-avr-fyuzy-pri-pomoshhi-atmega-fusebit-doctor/):

            Прошивка для микроконтроллера была доработана. Очень существенным недостатком выявлялось то обстоятельство, что после выключения и включения питания воспроизведение начиналось с самого первого трека на карте памяти. Поэтому в программу внесено сохранение в EEPROM микроконтроллера номера последнего проигрываемого трека и начало воспроизведения при включении питания с него. Согласитесь, что когда на карте памяти записано несколько сотен песен и требуется добраться до нужной, перебирать их все с самого начала как-то неудобно. Также значительное неудобство доставило то, что перебор треков в исходном проекте возможно  было осуществлять только вперёд одной единственной кнопкой. Для повторного воспроизведения понравившейся песни приходилось опять-таки последовательно перебирать все несколько сотен треков. Этот недостаток также был исправлен, причём, не внося никаких изменений в схему. Единственная кнопка использована также и для перемотки треков назад при её удержании более 3-х секунд с функцией автоповтора. Т.е. удерживая кнопку нажатой, можно слушать 3-х секундные отрывки каждого трека с перебором их в обратной последовательности.

            Для изменения исходника проект был собран и скомпилирован в двух средах: AVR Studio 4 (с AVR Toolchain 3.3.0.710) и в WinAVR-20060125. В AVR Studio размер hex-файла прошивки получился несколько меньше, но не удалось добиться работоспособности варианта “МОНО” 8 бит. В WinAVR работоспособны все 3 варианта.

            В качестве карты памяти были успешно опробованы microSD на 1 ГБ, microSD на 2ГБ и microSDHC на 4ГБ. Файловая система была оставлена стандартная FAT32.

            Треки записывались в корень карты памяти. Название – не более 8 латинских символов или цифр, т.е. в виде ХХХХХХХХ.wav.

            Для подготовки mp3 файла к записи на карту памяти использовался бесплатный звуковой редактор Audacity. Порядок действий таков.

1.Перетащить конвертируемый файл в окно программы

2. Выбрать пункт разделить стерео на моно

3. Экспортировать выделенное

Название – не более 8 символов, формат WAV 16 bit PCM

Очистить все метаданные!!! Если этого не сделать, данный трек воспроизводиться не будет!

ОК

            После конвертации файлов их необходимо записать в корень карты памяти.

            Измеренный ток потребления плеера при максимальной неискаженной громкости составил около 60…70 мА. При ёмкости аккумулятора 320мА∙ч время непрерывной работы составляет 5…10 ч в зависимости от громкости. Качество звука получилось вполне приличное с присутствием басов. Максимальной громкости с запасом хватает для озвучивания небольшой комнаты. Подбором сопротивления резистора R15 можно ограничить максимальную громкость до появления заметных на слух искажений.

            Список литературы:

1)      https://elm-chan.org/works/sd8p/report.html.

2)      Японский WAV-плеер на ATtiny85. Сергей Рюмик. Радиохобби №6-2011.

Файлы:
DataSheet
Проект в AVR Studio 4
Проект в WinAVR
Плата+схема
Прошивка

Все вопросы в Форум.