sonnette d'entrée

Je voulais remplacer la sonnette d'entrée que je trouve trop bruyante, j'ai donc décidé d'en fabriquer une électronique. Étonnant tout ce qu'on peut faire avec le PIC10F322 qui n'a que 3 entrée/sortie et 1 entrée, 512i de flash et 64 Octets de RAM. Malgré tout on peut lui faire jouer un fichier WAV à condition de lui donner de la mémoire supplémentaire. Microchip fabrique justement le type de mémoire eeprom dont j'avais besoin. Il s'agit des eeprom à interface I2C. Ce type de mémoire à interface sérielle ne nécessite que 2 E/S. Il me restait donc 1 sortie pour le son et 1 entrée pour le bouton de la sonnette.

Schéma électronique

Ce schéma peut semblé un peut compliqué mais j'y ai dessiné 2 options pour la partie analogique (sortie audio). Si on ne garde que l'option B c'est plutôt simple. J'utilise le transformateur existant dont je branche la sortie 14VAC sur un pont redressseur. Les condensateurs C4 et C5 filtrent les ondulations et le régulateur de tension U4 donne 5VDC pour alimenter le circuit. Le PIC10F322 est interfacé avec l'eeprom par RA1 et RA2 et la sortie PWM1 sur RA0 est la sortie audio. L'entrée RA3 est utilisée pour le bouton de la sonnette. Le signal PWM est à 22Khz.

Si on regarde la partie analogique maintenant. Commençons par l'option B la plus simple. C'est l'option que j'ai utilisé pendant le développement car je n'avais pas en main tous les composants pour l'option A. Finalement ce circuit simple fonctionne si bien que je crois que je vais le garder au montage final. Le transistor Q1 est simplement monté en emetteur follower ou si vous préférez en collecteur commun. le condensateur C3 sert à atténuer la fréquence de la porteuse PWM et les autres bruits haute fréquence générés par le procédé de numérisation.

L'option A est un peut plus sophistiquée. J'utilise un amplicateur opérationnel double MCP6002 de Microchip comme filtre passe-bas avec un atténuation de 12DB/octave. L'opamp A est utilisé pour créer un virtual ground à mi-chemin entre Vdd et Vss et l'opamp B est configuré en filtre Butterworth.
La sortie audio est assurée par l'amplificateur LM386. tous les circuits intégrés de ce projet sont disponible en format PDIP8 et l'ensemble peut-être fabriqué à faible coût.

Firmware PIC10F322

Seulement 253 instructions et 9 octets de RAM. Le plus complexe étant l'interface I2C générée en bitbang puisqu'il n'y a pas de périphérique i2c intégré. Cette partie du logiciel est une copie presque conforme de celle que j'ai programmée dans le projet précédent. Ce sont les mêmes macros et les sous-routines ee_set_address, ee_send_byte, ee_rcv_byte n'ont étées que légèrement modifiées car il n'y pas pas d'utilisation d'une pile pour les arguments.

l'opération est la suivante:

1. Attendre que le bouton de la sonnette soit enfoncé.
2. appeller playsound` qui initialise le PWM et l'eeprom. Le PWM fonctionne à 22050Hz alors que le fichier WAV utilisé est à 11025. Donc on ne remplace la valeur dans les registres PWM1DCH, PWM1DCL qu'aux 2 cycles. Le timer 2 est configuré pour générer une interuption à la fin de chaque cycle. La routine d'interruption bascule l'indicateur F_RATE2 à chaque cycle et ne charge le PWM que le lorsque le bit est à 1. Ce faisant elle indique à la routine playsound qu'il est temps de lire l'échantillon suivant en mettant l'indicateur F_NEXT à 1. la routine playsound est responsable de lire les échantillons dans l'eeprom et de les compter. Lorsque tous les échantillons ont été lus l'interruption est désactivée ainsi que le PWM et on retourne à la procédure principale.
3. Pour éviter une lecture en boucle de l'enregistrement, la procédure principale attend que le bouton soit relâché avant de retourner à l'étape 1. Pas de désagrément au cas ou le bouton resterait collé.

code source ;NOM: sonnette.asm ;DESCRIPTION: Sonnette d'entrée jouant un fichier audio enregistré dans un eeprom i2c. ; les échantillons PCM sont au format monophonique 8 bits non signés 11025 ; échantillons par seconde. ; ;ALGORITHME: ; 1 - attend que le bouton de la sonnette soit enfoncé ; 2 - appelle anti-rebond, si pression confirmé va à 3 ; sinon retourne à 1 ; 3 - initialise l'eeprom à l'adresse 0 ; 4 - fait la lecture du nombre d'échantillons ; 5 - active le PWM ; 6 - fait la lecture d'un échantillon à tous les 90,7usec ; et envoie l'échantillon au PWM ; 7 - tant qu'il y a des échantillons à lire boucle à 6 ; 8 - attend que le bouton de la sonnette soit relâché avant de ; retourner à 1 ; ; ;AUTEUR: Jacques Deschênes ;DATE: 2013-01-03 include <P10F322.INC> include "..\include\pic10f322_m.inc" default_config ;;;;;;;;; constatntes ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; BTN_P EQU RA3 ; bouton sonnette AUDIO_P EQU RA0 ; sortie PWM audio SDA_P EQU RA1 ; eeprom i2c data inp/output SCL_P EQU RA2 ; eeprom i2c clock ; octet de contrôle de l'eeprom (eeprom adresse=0) EE_CTL_WR EQU H'A0' ; contrôle écriture EE_CTL_RD EQU H'A1' ; contrôle lecture ;;; indicateurs booléens ;;;;;;;;;;;; F_RATE EQU 0 ; échantillons par secondes 0=11025, 1=22050 F_RATE2 EQU 1 ; indicateur cycle PWM divisé par 2. F_NEXT EQU 2 ; prépare le prochain échantillon F_BTNDN EQU 3 ; bouton sonnette enfoncé F_EERD EQU 4 ; lecture eeprom active F_PLAY EQU 5 ; indicateur sonnerie active PR2VAL EQU D'180' ; pour Fosc=16Mhz et pas de diviseur sur TIMER2 ceci donne 22 099hz ; pour la fréquence PWM. 0,22% au dessus de 22 050hz requis. TMR0DLY EQU D'75' ; délais pour TMR0 90,7usec ;;;;;;;;; macros pré-processeur ;;;;;;;;;;;;; #define BTN PORTA, BTN_P #define EE_SCL PORTA, SCL_P #define EE_SDA PORTA, SDA_P #define AUDIO PORTA, AUDIO_P ;;;;;;;;; macros mpasm ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;; macros interface i2c eeprom ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ee_stop macro ; met l'interface i2c à l'état idle bcf EE_SDA bsf EE_SCL goto $+1 ;delais minimum 600nsec goto $+1 bsf EE_SDA goto $+1 ; délais minimum 1300nsec goto $+1 nop endm ee_start macro ; signale à l'eeprom le début d'une transaction bsf EE_SDA bsf EE_SCL goto $+1 bcf EE_SDA goto $+1 ; délais minimum 600nsec nop bcf EE_SCL endm ee_read_cmd macro ; prépare l'eeprom pour une lecture séquentielle ; appellée à la suite de: ; call ee_set_address ee_start movlw EE_CTL_RD movwf ee_byte call ee_send_byte endm ee_write_cmd macro ; envoie la commande écriture à l'eeprom ee_start movlw EE_CTL_WR movwf ee_byte call ee_send_byte endm ee_send_bit macro ; envoie un bit sur l'interface i2c de l'eeprom ; le bit à envoyé est dans le Carry du registre STATUS bcf EE_SDA skpnc bsf EE_SDA nop bsf EE_SCL goto $+1 ; délais hold minimum 600nsec. bcf EE_SCL endm ee_rcv_bit macro ; reçoit un bit de l'interface i2c ; en sortie le bit est dans le Carry ; ee_sda_dir SDA_INP bsf EE_SCL goto $+1 ; délais minimum 900nsec nop bcf STATUS, C btfsc EE_SDA bsf STATUS, C bcf EE_SCL goto $+1 ; ee_sda_dir SDA_OUT endm constant SDA_OUT=0 constant SDA_INP=1 ee_sda_dir macro dir if dir==SDA_OUT bcf TRISA, SDA_P else bsf TRISA, SDA_P endif endm ;;;;;;;;;; variables ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; udata MINRAM flags res 1 ; indicateurs booléens ee_byte res 1 ; contient octet à envoyer à l'eeprom ou lu de l'eeprom bit_cntr res 1 ; compteur de bit pour envoie et reception octet i2c sample_cntr res 2 ; compteur d'échantillons PCM w_save res 1 ; sauvegarde de W pendant les interruptions status_save res 1 ; sauvegarde STATUS pendant les interruptions temp res 2 ; registres temporaires ;;;;;;;;;; segment de code ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; code rst_vector org 0 goto init isr_vector org 4 btfss PIR1, TMR2IF retfie movwf w_save movfw STATUS movwf status_save btfsc flags, F_RATE goto load_sample movlw 1<<F_RATE2 xorwf flags, F ; toggle F_RATE2 btfss flags, F_RATE2 goto isr_exit load_sample clrf PWM1DCL movfw ee_byte movwf PWM1DCH bcf STATUS, C rrf PWM1DCH, F rrf PWM1DCL, F bsf flags, F_NEXT isr_exit movfw status_save movwf STATUS swapf w_save, F swapf w_save, W bcf PIR1, TMR2IF retfie ee_send_byte ; envoie un octet sur le bus i2c ; start condition préalablement activée. ; entrée: ee_byte=octet à envoyé ; sortie: Carry=0 ok, Carry=1 erreur movlw 8 movwf bit_cntr ee_send_byte02 rlf ee_byte, F ee_send_bit decf bit_cntr, F skpz goto ee_send_byte02 ee_rcv_bit ; receive ack return ee_rcv_byte ; reception d'un octet de l'eeprom ; start condition préalablement établie ; commande EE_CTL_RD préalablement envoyée ; entrée: aucun argument ; sortie: octet dans ee_byte ee_sda_dir SDA_INP movlw 8 movwf bit_cntr ee_rcv_byte02 bsf EE_SCL goto $+1 nop bcf STATUS, C btfsc EE_SDA bsf STATUS, C rlf ee_byte, F bcf EE_SCL decfsz bit_cntr, F goto ee_rcv_byte02 ee_sda_dir SDA_OUT bcf STATUS, C ee_send_bit ; send ACK return ; ee_rcv_byte ee_set_address ; initialise le registre d'adresse de l'eeprom ; entrée: temp=high_byte, temp+1=low_byte ; sortie: état opération dans Carry: 0=succès, 1=erreur ; s'il n'y a pas d'erreur l'eeprom est prêt à recevoir des données. ee_write_cmd skpc goto ee_send_high_byte goto ee_nack_error ; le ACK n'a pas été reçu ee_send_high_byte movfw temp ; octet fort de l'adresse movwf ee_byte call ee_send_byte skpc goto ee_send_low_byte goto ee_nack_error ; le ACK n'a pas été reçu ee_send_low_byte movfw temp+1 ; octet faible de l'adresse movwf ee_byte call ee_send_byte skpc return ; ack received ee_nack_error ee_stop return ; ee_set_address ee_end_read ; termine une série de lecture ; comme ee_rcv_byte termine toujours par un ACK ; il faut terminer la transaction en lisant un dernier octet ; suivit d'un stop movlw 8 movwf bit_cntr ee_end_read02 ee_rcv_bit decfsz bit_cntr, F goto ee_end_read02 ee_stop bcf flags, F_EERD return init_eeprom_read ; lit le nombre d'échantillons qu'il y a à jouer. ; les 2 premiers octets de l'eeprom contiennent ; le nombre d'échantillons en format litte indian ; le troisième octets indiques le sample rate, 0=11025, 1=22050 ; entrée: aucun paramètre ; sortie: aucune clrw movwf temp movwf temp+1 call ee_set_address ee_read_cmd call ee_rcv_byte movfw ee_byte movwf sample_cntr call ee_rcv_byte movfw ee_byte movwf sample_cntr+1 call ee_rcv_byte ; sample rate bcf flags, F_RATE movf ee_byte, F skpz bsf flags, F_RATE bcf flags, F_RATE2 return play_sound ; joue l'enregistrement audio qui est dans l'eeprom ; remplace le contenu de PWM1DC à tous les 2 cycles PWM ; car la fréquence d'échantillonage est la moitié de celle ; du PWM. set_pwm_duty_cycle PWM_CH1, H'7F' ; 50% enable_pwm_output PWM_CH1 call init_eeprom_read bsf flags, F_NEXT enable_timer2 enable_tmr2_int play_loop btfss flags, F_NEXT goto $-1 call ee_rcv_byte bcf flags, F_NEXT decfsz sample_cntr, F goto play_loop decfsz sample_cntr+1,F goto play_loop btfss flags, F_NEXT goto $-1 disable_pwm_output PWM_CH1 disable_tmr2_int disable_timer2 bcf flags, F_PLAY call ee_end_read return debounce ; routine anti-rebond pour le bouton de sonnette bcf flags, F_BTNDN movlw D'20' movwf temp dbc_loop movlw 5 ; délais 1 msec. movwf TMR0 movfw TMR0 skpz goto $-2 btfsc BTN return decfsz temp, F goto dbc_loop bsf flags, F_BTNDN return wait_btn_release ; attend que le bouton de la sonnette soit relâché movlw D'20' movwf temp wait_loop movlw 5 movwf TMR0 movfw TMR0 skpz goto $-2 btfsc BTN goto $+5 movlw D'20' subwf temp, W skpc incf temp, F decfsz temp, F goto wait_loop return ;;;;;;;;;;;; initialisation ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; init basic_setup set_clk_freq D'16' ; initialisation TIMER 0 set_timer0_prescale TMR0_DIV4 set_timer0_clock TMR0_FOSC4 ; initilisation TIMER 2 set_timer2_prescale TMR2_DIV1 movlw PR2VAL ; période PWM movwf PR2 ;initialisation interfacde i2c set_io_dir SCL_P, OUT set_io_dir SDA_P, OUT ;initialisation PWM set_io_dir AUDIO_P, OUT enable_pwm_channel PWM_CH1 enable_periph_int enable_interrupt call wait_btn_release ;;;;;;;;;;;;;;; procedure principale ;;;;;;;;;;;;;;;;;;; main btfsc BTN goto main call debounce btfss flags, F_BTNDN goto main call play_sound call wait_btn_release goto main end
L'ensemble des fichiers est disponible ici. Çi trouve une version modifiée du programme i2cprog.py. Si vous utilisez i2cprog.py pour programmer une eeprom dans le but de fabriquer cette sonnette seule cette version enregistre correctement le fichier .WAV dans l'eeprom.
Choisissez un fichier WAV monophonique non compressé encodé en 8 bits PCM non signé avec un taux d'échantillonnage de 11025. Le logiciel open source Audacity permet de transformer un fichier WAV d'un autre format en celui-là en l'exportant. Voici une procédure au format open office 3.

Mise à jour 2013-01-05
J'ai reçu ce qui me manquait pour faire le montage final. C'est maintenant fait et la sonnette est en fonction. J'ai modifié le circuit électronique.

matériel requis

• 1 MCU PIC10F322
• 1 eeprom 64k/i2c 24LC512
• 1 ampli audio LM386
• 1 haut-parleur 6cm/8ohm/0,5Watt
• 1 platine de montage seeed studio STR125C2B
• 4 diodes 1N4004
• 1 fusible picofuse 1A/fastblow
• 1 régulateur de tension 12Volt LM7812
• 1 régulateur de tension 5Volt LM7805
• 1 LED vert 3mm
• 1 résistance 10 ohm/0,25Watt
• 3 résistances 510 ohm/0,25Watt
• 2 résistances 2Kohm/0,25Watt
• 1 résistance 33Kohm/0,25Watt
• 1 potentiomètre PC mount 10Kohm
• 1 condensateur céramique 22nF
• 2 condensateurs céramique 47nF
• 3 condensateurs céramique 100nF
• 1 condensateur électrolytique 220mF/16Volt
• 1 condensateur électrolytique 1000uF/25Volt
• 1 bornier à vis 4 positions PC mount, espacement 100mil.
• 1 petit bouton momentané.
• 3 embases pour IC au format DIP 8

Mise à jour 2015-03-27

Je n'avais jamais penser à filmer un démo de ce projet en action mais à la demande d'un lecteur le voici. J'ai installé mon montage dans le boitier original d'un carillon à lame métallique préalablement retiré du boitier.

Le fichier que j'ai utilisé s'appelle theetone.wav