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제 목 28. Music Display No1
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                 조금 바뀐 이름으로 했습니다만, 소형 액정 TV 화면에
                  음악에 맞추어 색을 춤추게 하려고 생각한 것입니다.
                  저음, 중음, 고음을 각각 적, 초록, 파랑에 대응시켜, 소리의
                  크기를 표시시킨 것입니다.
                  음악을 들으면서, 본다고도 없게 화면을 바라보고 즐깁니다.

 



Music Display No1

조금 음악에서도 듣자고 할 때, 함께 눈에서도 즐길 수 있다
물건을이라고 하는 것으로 만들어 보았습니다.
액정의 텔레비젼용 모듈을 이용한 공작입니다.




【개요】

이번은 풍격 바뀐 공작예입니다.
스테레오등의 소리를 저음, 중음, 고음의 3 종류로 나누어 각각의 소리의 크기에
따라서 액정 TV 모듈 화면의 색대의 폭을 변화시킵니다.
3색의 소리를 각각 적, 초록, 파랑의 색에 대응시켜,음의 크기에 비례시켜 색대폭
(을)를 변화시키고 있습니다. 밑그림과 같이 각각의 음역의 소리의 크기에 비례해 색대
의 폭이 리얼타임에 변화해 갑니다. 음악과 함께 화면이 춤추는 기분이 듭니다.

무음때

소리가 어릴 때

소리가 클 때


【전체의 구성과 동작 원리】

이번 제작 예의 전체 구성은 밑그림과 같이 되어 있습니다.
우선, 색대를 표시하는 액정 표시기는, 아마 파칭코 기계용의 텔레비젼을 비출 수 있는 타입
의 것으로, 5 인치의 사이즈입니다. 영상의 입력 신호는 RGB 분리 타입으로, synchronous communication
(은)는 이른바 일반의 텔레비젼과 같은NTSC 방식상당이 되어 있습니다.
이 텔레비젼 신호는 모두 PIC로부터 직접 제어로 하고 있습니다.

입력의 음악 신호는 유효증폭기로 약 10배 정도로 증폭된 뒤,스잇치드캐파
시타피르타
의 IC에 입력되어 여기서, 3개의 음역에 분해되어 출력됩니다.
이 분해된 3종의 신호를 다이오드로 정류 해 직류로 변환한 뒤, PIC의 아나운서
로그 입력 핀에 접속해, 신호의 크기를 PIC로 계측 합니다.
이 계측 결과에 비례시켜, 액정의 표시의 색폭을 변화시키고 있습니다.
소리와 색의 관계는 아래와 같이 하고 있습니다.

     고음 → 빨강으로 화면상단에 배치
     중음 → 초록으로 화면 중앙에 배치
     저음 → 파랑으로 화면 하단에 배치

PIC에는 아날로그 입력 기능이 있는,PIC16C711를 사용했습니다.






【액정 TV와 그 제어 방법】

이번 사용한 액정 TV 모듈은, 유명한 아키즈키 전자 통상씨로 입수한 것으로
아마, 파칭코 기계등의 텔레비젼 표시용의 것은 아닐까 생각합니다.
이 액정 TV 모듈의 외부 인터페이스의 전기적 사양에 대해서는, 특히
데이터도 없고, 손으로 더듬어의 조사였지만, 대개 텔레비젼의 NTSC에 따른 형식이 되어
있는 것 같습니다.

조사했다고 하는지, 실제로 접속해 본 결과의 사양은 아래와 같이가 되고 있습니다.

전원     :영상 제어부 DC5V    백 라이트용 DC9V
         소비 전력은 적은 같습니다. (최대 100 mA정도)
영상 입력  :R, G, B독립 최대 약 1 Vp-p  impedance는 불명
         이 전압치에 의해 색의 진함이 변화하므로, 화면을 보면서,
         색의 진함이 적당히 되는 것 같은 전압치로 하는 조정이 필요.
동기     :SYNC 복합 동기 신호 TTL 레벨 인터페이스
         NTSC 딱 맞지 않고, 조금 어긋나 있습니다. (밑그림 참조)
콘트라스트 :외부에 가변 저항을 부가하는 방식


동기 신호(SYNC)와 RGB 영상 신호의 타이밍은 밑그림과 같이 되어 있습니다.
이 그림에서의 시간의 단위
  Tcy  :1 명령 실행 사이클을 단위로 할 시간(클락 10MHz)
  Hsync:수평 동기 기간의 단위로 할 시간

복합 동기 신호(SYNC)는 수평 동기 신호와 수직 동기 신호를 맞춘 신호와
되어 있습니다.
RGB 각 색의 표시 기간은, 소리의 크기에 비례시켜 변화합니다만, 최대는 표시
구간의 사이가 됩니다.
또 각 색의 표시 구간의 신호 레벨은, 1 Vp-p정도로 할 필요가 있습니다만,
이 신호 레벨에 의해 색의 진함이 변화합니다.






이 타이밍 차트와 실제의 액정 TV 모듈의 화면 표시와의 관계는
밑그림과 같이 됩니다.




【Switched Capacitor Filter의 사용법】

이번 사용한 음성 대역용의 필터로서는, 약간 낡은 IC입니다만, 내셔널
반도체사의 스잇치드캐파시타피르타 IC의 「MF5」를 사용했습니다.
현재는 이제(벌써) 생산 중지가 되어 있는 것 같습니다만, 타사에도 유사한 제품이 있는 듯
그러므로, 대체로 사용할 수 있다고 생각합니다.
이 IC는 음성 대역의 주파수대에서는 상당히 편리하게 사네, 1개의 IC로 Low Pass
High Pass, Band Pass의 3개의 필터 기능이 들어가 있기 (위해)때문에, 이번 같게
고음, 중음, 저음과 분리하는 것이 아주 간단하게 생기게 됩니다.
게다가 더하는 클록 신호에 의해, 필터링 하는 중심 주파수를 가변에
할 수도 있습니다.
MF5의 특성은 밑그림과 같이 되어 있습니다.

여기서 fclk는 스위칭용 클락의 주파수로, 최대 1 MHz까지 동작하기 때문에
1/100의 주파수가 필터링 중심 주파수가 되기 때문에, 10 kHz까지라고 한다
됩니다.
이번은, 음악을 중심으로 했으므로, 1 kHz를 중심으로 하고 있습니다. 따라서, 클락
(은)는 100 kHz가 되고 있습니다만, 조금 가변으로 하기 (위해)때문에 볼륨으로 이 주파수를
바꿀 수가 있도록(듯이) 했습니다.
이 100 kHz의 발진 회로에는, CMOS 논리 IC인 74 HC00를 사용하고 있습니다.
또 이번 필터의 게인은 「1배」로서, 고역의 특성을 중시했습니다.


이 MF5라고 하는 IC는,±의 2 전원에서도, 단전원에서도 동작시킬 수가 있습니다만,
동작 가능 전압이, 8 V~14 V(2 전원때는±4 V~±7 V)가 되고 있어 PIC의
5 V만으로는 동작하지 않으므로, 9 V의 외부 전원을 그대로 공급하고 있습니다.
따라서, 외부 공급의 9 V전원은 품질이 좋은 것으로 할 필요가 있습니다.
그렇게 하지 않으면 필터의 출력 신호가 노이즈투성이가 되어 버려, 실용적으로는
사용할 수 없습니다.


【전체 회로】

전체의 회로 자세한 것은 밑그림이 되고 있습니다. 
입력의 앰프부는 교류 앰프로서 음성을 필요한 전압까지 증폭합니다.
그 출력을 필터 IC에 넣어 3종의 출력으로서 나오는 음성 출력을, 다이오드
그리고 정류 해, 소눈의 콘덴서로 평활 해 직류로 합니다. 이 콘덴서를 남아
크게 하면(자), 음성의 변화에의 추종이 늦어지기 때문에, 화면이 슬로우인 변화
(이)가 되어 버립니다. 쉰 화면의 변화가 좋은 경우에는, 수μF정도
의 콘덴서로 하면 좋을 것입니다.
직류로 변환한 음성 신호는, 그대로 PIC의 아날로그 입력 핀에 접속합니다.
여기서 소리의 크기를 A/D변환으로 디지탈치로 해 소프트웨어 처리를 합니다.
74 HC00는 필터용의 클락 발진용으로, 볼륨에 의해 주파수를 조금 가변
할 수 있도록(듯이) 해, 화면의 변화를 기호로 바꿀 수 있도록(듯이) 했습니다.
또, 최초의 앰프의 볼륨과 PIC의 레퍼런스 가변용의 볼륨으로
소리의 크기에 의한 색 띠고의 변화폭을 가변할 수가 있습니다.
영상 출력은, PIC의 출력 핀을 그대로 사용합니다만, RGB의 색용의 신호는
전압 레벨을 조정할 수 있도록, 볼륨을 각각 삽입하고 있습니다.

밑그림을 클릭하면(자) 확대됩니다.



회로도와 패턴도는 아래와 같이를 다운로드해 사용해 주세요.
(IVEX의 WinDraft와 WinBoard용의 데이터가 되고 있습니다)

 ★ Music Display No1 회로도
 ★ Music Display No1 패턴도

【제작】

제작은, 전부의 부품을 1매의 프린트 기판에 실장해 버렸으므로 간단합니다.
부품 점수를 줄이는데, 특히 필터 IC와 PIC가 효과가 있고 있습니다.
3 단자 레귤레이터는 기판내의 회로용만이라면 수 10 mA정도이기 때문에, 소형의
레귤레이터라도 OK입니다만, 액정 TV 모듈에 5 V를 공급하는 경우에는
모듈의 종류에 따라서는 수 100 mA를 필요로 하는 종류도 있기 때문에, 만일을 위해에
1 A타입의 3 단자 레귤레이터를 사용해 방열판도 붙이고 있습니다.

기판의 전체도
좌측 연결기가 액정용 연결기
우측이 음성 입력용 연결기
레귤레이터에게 대나무눈의 방열판을 붙였다


사용한 액정 TV 모듈
대형 표시 화면에서 좋지만
약간 색이 퇴색하고 있는 것이 마음이 생긴다



액정 모듈의 내부
좌측의 케이블은 백 라이트 전원 공급용
우측이 인터페이스용 연결기이지만
전용이 되어 있으므로 케이블을 직접은 다 붙어라


【프로그램 개요】

Music Display의 프로그램은, 액정 TV 모듈의 표시 제어를 위해서(때문에)
일정시간내에서의 동작이 필요합니다. 반드시 15.9 kHz 마다 수평 동기 신호의 처리가
필요하기 때문에, 157 스텝 마다 같은 처리를 반복할 필요가 있습니다.
이것을 소프트웨어로 정확하게 같은 시간에 반복하는 것은 지난의 기술이기 때문에, 타이머 0
의 인터벌 세치기를 이용합니다.
따라서, 62μsec마다 세치기가 들어 와, 게다가 이 처리가 반드시 62μsec
이내에 종료하도록(듯이) 프로그램을 만드는 것이 필요하게 됩니다.
그렇다고 해도 남아 어렵지는 않고, 의외로 간단하게 이 시간 문제는 클리어 할 수 있습니다.



  ★ Music Display No1 프로그램 리스트

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www.1chip.com, www.1chip.co.kr
www.micom114.com
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