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1 AUDIO In Electronics por Arsenio Spadoni Basado en un nuevo integrado de síntesis vocal, el circuito que hoy presentamos permite registrar y reproducir hasta 16 mensajes sonoros diferentes. Dispone de una interfaz de gestión compuesta por 3 pulsadores y 4 dip-switches, cono los cuales se selecciona el modo de funcionamiento y los mensajes. Se ha previsto una serie de conectores que hacen posible la gestión por otros medios distantes. Incluye micrófono y presenta una salida directa y otra preamplificada. os lectores que siguen la publicación de nuestros proyectos recuerdan, sin duda, que nos hemos ocupado con cierta frecuencia de las aplicaciones de registro digital de sonido. Últimamente, el integrado Extreme Voice está atrayendo toda la atención de los aficionados y profesionales a los que interesan las aplicaciones de grabación/reproducción de señal de audio, así como las de reconocimiento de órdenes vocales. En el presente artículo presentamos un circuito registrador y reproductor de hasta 16 mensajes de audio, basado en el integrado Winbond ISD4003 de la familia ChipCord. Los mensajes se graban en la memoria flash interna del integrado. En el circuito se han previsto tres pulsadores: REC, para grabar un mensaje; PLAY, para reproducirlo y STOP, para finalizar la grabación o reproducción. Un paquete de cuatro microinterruptores (Dip1 a Dip4) permite seleccionar (de forma binaria) uno de los 16 mensajes a grabar o reproducir. La familia ISD4003 de ChipCorder está formada por 4 integrados diferentes que se caracterizan por su capacidad de memorización, expresada en número de minutos de grabación: son 4, 5, 6 y 8 minutos. La aplicación que presentamos es compatible con todos ellos y para cambiar de integrado se ha incorporado un sencillo procedimiento controlado con el pulsador REC y los 4 microinterruptores, obteniéndose un circuito de muy sencillo control. Además de la gestión directa del circuito por el usuario mediante los tres pulsadores y los 4 > In Electronics - n. 01 1

2 Esquema elèctrico 2 n.01 - In Electronics

3 DIAGRAMA de montaje microinterruptores, nos ha parecido interesante prever los medios para una gestión exterior, incluso automática con microcontrolador programado. Así, las siete señales correspondientes a los pulsadores y los microinterruptores se hacen accesibles desde el exterior mediante una serie de 10 conectores macho de tira de cortar (se incluyen también la masa, los +12 V y la patilla INT del ISD4003). Esto permite integrar fácilmente el circuito en aplicaciones complejas, automatizadas o no. Finalmente. se han previsto tres regletas de conexión a tornillo para facilitar la conexión de un micrófono y un altavoz externos y para la señal preamplificada obtenida directamente del ISD, que podrá así ser conducida a cualquier dispositivo amplificador. Conviene conocer un poco a fondo las principales características de los integrados ISD4003: son la solución ideal para grabar/reproducir señales de audio en un solo chip. Las cuatro versiones, aunque caracterizadas por la duración de grabación, 4, 5, 6 y 8 minutos, disponen de la misma cantidad de memoria flash, así que un aumento de la LISTA DE duración comporta un deterioro de COMPONENTES: la calidad del sonido grabado: el R1: 200 Ohm 1% C1: 100 nf multicapa T1: 2N2222 R2: 300 KOhm 1% C2: 470 µf 25V C15: 220 nf multicapa DS1: dip switch 4+4 corte de frecuencia para 4 minutos R3: 150 Ohm C16: 22 µf 35V P1 P3: pulsador 4 es de 3,4 khz, paraa 5 min es de 2,7 R4: 470 Ohm C3: 100 nf multicapa patillas R5: 470 Ohm C4: 220 µf 35V C17: 100 µf 25V khz, paraa 6 min es de 2,3 khz y R6: 4,7 KOhm Varios: para 8 min es de 1,7 khz. De manera que la definición de objetivos del R8: 4,7 KOhm D1 D8: 1N4007 (4 ud.) R7: 10 KOhm C5: 220 µf 35V C18: 100 nf multicapa - regleta 2 polos paso 5 R9: 4,7 KOhm C6: 22 pf cerámico LD1: led 5mm verde - zócalo (1 ud.) circuito es importante para elegir la R10: 3,9 KOhm C7: 22 pf cerámico LD2: led 5mm amarillo paso 7,62 mm relación tiempo/calidad más adecuada. En el circuito que se descri- R12: 4,7 Ohm C9: 1 µf 63V U1: 7805 paso 15,24 mm R11: 47 KOhm C8: 100 nf multicapa LD3: led 5mm rojo - zócalo (1 ud.) R13: 47 Ohm U2: LM317 - zócalo 4+4 (1 ud.) be se ha previsto una capacidad de R14: 10 KOhm C10: 100 nf multicapa U3: PIC16F876 - micrófono 16 mensajes de la misma duración R15: 10 KOhm C11: 100 nf multicapa (MF0519) - altavoz 8 Ohm 70 mm R16: 2,2 KOhm C12: 220 nf multicapa U4: ISD circuito impreso. teórica (ver Tabla de la Verdad R17: 4,7 KOhm C13: 220 nf multicapa U5: LM393 adjunta). A efectos prácticos, la R18: 10 KOhm C14: 47 µf 25V Q1: cuarzo 20 MHz duración real de cada mensaje resulta un poco menor ya que el integrado incluye automáticamente MOSI, MISO y SS), que se utiliza y ANA IN-). Para señal de entrada una señal de "fin de mensaje". El para gestionar y comandar el propio no diferencial puede utilizarse una integrado se comunica con el exterior a través de una interfaz que res- de dos patillas para la entrada de a masa la patilla ANA IN-; con integrado; por otra parte, dispone sola patilla no inversora conectando peta la norma SPI (patillas SCLK, señal analógica de audio (ANA IN+ señal de entrada diferencial deben > In Electronics - n.01 3

4 Imagen lado pistas Máscara a tamaño natural válida para realizar el circuito impreso. Desde una buena fotocopia puede construirse el PCB con cualquier técnica de fotoincisión, incluso es válido el sistema de transferencia térmica Press'n'Peel. utilizarse ambas patillas ANA. La salida de audio tiene lugar por la patilla AUD OUT. Finalmente, también se utiliza la patilla de interrupt (INT, que se ha añadido al conector de 10 polos) que, al ponerse a nivel bajo, señala que ha terminado la reproducción de un mensaje. La gestión del integrado se efectúa a través de la interfaz SPI mediante ciertas órdenes específicas. Cada operación posible se caracteriza por un código de cinco bits y un campo de dirección de 11 bits (ver la tabla incluida en el recuadro "Datasheet"). Se utilizan las órdenes POWERUP, que indica al integrado que se "prepare" para ejecutar una grabación o reproducción, SETPLAY y PLAY, que gestionan la reproducción a partir de la dirección de memoria especificada, SETREC y REC, como las anteriores pero destinadas a la grabación y, finalmente, STOP, que termina la operación en curso. Esquema eléctrico El análisis del sencillo circuito se centra, obviamente, en el integrado ISD4003 (U4) y el microcontrolador PIC16F786 programado (U3); ambos están relacionados a través de la interfaz SPI de U4 (patillas SS, MOSI, MISO y SCLK), conexiones fácilmente identificables sobre el esquema. La señal obtenida del micrófono MIC se lleva (en modo diferencial) al integrado ISD4003 (patillas ANA IN+ y ANA IN-) previo su filtrado en los condensadores C10 y C11. La señal de salida directa de la patilla AUD OUT de U4 (desacoplada por C8) puede obtenerse en una regleta de conexión y la preamplificada por T1 está disponible en otra regleta. En lo que respecta al microcontrolador, 7 patillas de la puerta RB se encargan de posibilitar la lectura de los 3 pulsadores y los 4 microinterruptores del dipswitch SW4; las patillas RC3 a RC5 y RA2 contienen la interfaz SPI. Según las condiciones que en cada momento presenten los pulsadores y microinterruptores, el PIC enviará al ISD (a través de la interfaz SPI) una u otra de las órdenes de gestión disponibles. A señalar que el PIC trabaja con impulsos de tensión entre 0 y 5 V, mientras que el ISD requiere ser alimentado con 3 V; en consecuencia, se han interconectado a través de una etapa comparadora que adapta los niveles de tensión. Concretamente, a través del divisor R8/R9 se aplica una tensión de unos 2,5 voltios positivos a la patilla inversora del operacional U5. Así, cuando la patilla MISO de U4 está a nivel alto (es decir, a unos 3 voltios) la salida del comparador es alta (unos 5 V). Inversamente, cuando la patilla 3 del ISD4003 es baja (cerca de 0 V), la salida del operacional es también el potencial de masa. Realización práctica La realización del circuito descrito no presenta partiiculares dificultades: eso sí, el lector que opte por no adquirir el kit deberá construir la placa de circuito impreso y taladrarla. Puede utilizar la imagen del perfil de pistas para realizar la máscara, fotocopiándola sobre papel vegetal o lámina de polietileno transparente. Puede utilizarse cualquier proceso de fotoincisión, incluso el procedimiento PnP de transferencia térmica. Manteniendo a la vista el diagrama de montaje, insertar y soldar los componentes, empezando por los de menor perfil, resistores y diodos, prestando atención a la polaridad de éstos (el cátodo está en la extremidad señalada con una franja de color). No olvidar el puente situado entre C7 y R7, que puede realizarse con un recorte de terminal de resistor. Proseguir por los zócalos para los integrados, el cuarzo y el transistor, los condensadores (cuidado con la polaridad de los s) y los > 4 n.01 - In Electronics

5 CaracterÌsticas del ISD4003 leds. Finalizar la fase de soldadura colocando los reguladores U1 y U2, la tira de puntas de cortar, el dipswitch, los tres pulsadores y las cuatro regletas de conexión. Terminado el montaje, conectar micrófono y altavoz (o salida de baja frecuencia) en las regletas correspondientes. Insertar cada integrado en su zócalo, procurando no estropear ninguna patilla y haciendo coincidir las respectivas muescas de referencia. Ya puede conectarse la alimentación a su regleta (vigilar la polaridad, aunque el diodo D1 protege contra una inversión accidental); la primera operación a realizar es la configuración del ISD4003: con la alimentación desconectada, para el integrado de 4 minutos deben ponerse en > Tabla de la verdad tipo ISD duración min duración sec duración ms duración real ISD ISD ISD ISD ,75 22, , In Electronics - n.01 5

6 C ONFIGURACION Y F UNCIONAMIENTO Dip 4 STOP PLAY Dip 3 REC Dip 2 Dip 1 Dip 1 STOP PLAY REC Dip 2 Dip 3 Dip 4 INT / GND +12V La interfaz del sistema está constituida por 3 pulsadores que se usan para grabar (REC) o reproducir (PLAY) un mensaje, o para interrumpir la reproducción/grabación de una señal de audio. Se dispone también de 4 microinterruptores (Dip1 a Dip4) para seleccionar (de forma binaria) uno de los 16 mensajes posibles. Además, el circuito puede gestionarse desde el exterior utilizando los 10 contactos macho de tira dispuestos al efecto, que incluyen la masa, los +12 V y la patilla INT del ISD4003. Finalmente, las 4 regletas de conexión a tornillo permiten conectar el micrófo, el altavos y la tensión, además de la salida de audio directa y la preamplificada. Altavoz Micrófono Disponibilidad del MATERIAL Off todos los dips menos Dip1, que debe estar en On; para el de 5 minutos, sólo debe estar en On el Dip2; para 6 minutos debe cerrarse el Dip3 y, finalmente, para el ISD de 8 minutos debe estar sólo cerrado (On) el Dip4. Pulsar REC y, sin soltarlo, dar la alimentación: los leds amarillo y rojo se encienden, indicando que la operación se ha realizado correctamente. Ya puede soltarse el pulsador REC. Para grabar un mensaje, ajustar los Dips para elegir una posición entre 1 y 16; pulsar REC y dictar el mensaje (sin superar la duración posible). Pulsar STOP para cerrar el proceso de grabación; de no pulsarlo, la grabación acabará automáticamente al terminar el tiempo disponible. Ahora puede arrancarse la reproducción del mensaje pulsando PLAY para verificar que ha quedado bien grabado y el circuito queda listo para su utilización. Obviamente, en lugar de los mandos manuales pueden utilizarse los contactos de tira para integrar el circuito en un sistema más complejo. Como ejemplo, pueden grabarse manualmente los mensajes vocales para luego utilizarlos a distancia mediante dispositivos, posiblemente automáticos. El grabador/reproductor de 16 mensajes basado en los integrados de la familia ISD4003 está disponibles em kit (Cód. FT519K) a Eur 28,00. El kit comprende la placa de circuito impreso taladrada y serigrafada, el altavoz, el micrófono, el microcontrolador programado y los restantes componentes. No comprende el alimentador ni el integrado ISD4003; éste debe adquirirse separadamente al precio de Eur 21,00 (duración: 8 minutos), aunque el circuito puede soportar las 4 versiones. Todos los precios incluyen el IVA. Este kit puede adquirirse en: IberFutura, S.L. Passatge Gomis, 5, Barcelona, mediante el formato de pedido que aparece en la web o a través del teléfono o el fax n.01 - In Electronics

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