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Problembeschreibung
& schriftliche Problemlösung
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Problembeschreibung:
Für eine namhafte Instrumentenfirma soll eine ganze neue Serie digitaler Stimmgeräte entwickelt werden.
In einem ersten Ausbauschritt ist der Kammerton A (440 Hz) zu erzeugen. Dieser Ton reicht aus, um z. B. bei einer Gitarre alle sechs Saiten zu stimmen.
Einige Musiker haben das "absolute Gehör" und hören diesen Ton auch ohne Stimmgabel oder, wie hier, ohne elektronische Hilfe.
Nicht ganz so begnadete Musiker greifen einfach zum Telefonhörer. Im deutschen Telefonnetz ist das Freizeichen genau der Kammerton A.
Schriftliche Problemlösung:
Das Problem wird mit dem myAVR-Board gelöst. Das kurzzeitige Drücken des Tasters lässt den Kammerton ertönen. Der Mikrocontroller ATmega8 am Piezo-Schallwandler ausgibt. Zusätzlich soll mit der gleichen Frequenz die rote LED angesteuert werden. Ein weiteres Drücken des Tasters stoppt die Ton- und LED-Ausgabe.
Als Ausgänge sollen die Ports B.0 und B.1 verwendet werden.
Der Speaker ist ein Piezo-Schallwandler. Da dieser einen Widerstand von mehr als 250 Ohm besitzt, kann er direkt mit dem Port verbunden werden. Piezo-Speaker arbeiten in hohen Frequenzbereichen und werden in "selbsterregt" und "nichtselbsterregt" (Schallwandler) unterschieden. Selbsterregte Piezo-Speaker benötigen eine Gleichspannung und erzeugen intern eine Festfrequenz von z. B. 2000 Hz. Auf dem myAVR-Board befindet sich ein "nichtselbsterregter" Schallwandler, der mit einer Frequenz, abwechseln High/Low-Signal anzusteuern ist.
Zur Erzeugung der Frequenz ist bei einer Taktfrequenz des Mikrocontrollers ... eine Wartefunktion mit ...
Die Zeit lässt sich durch ... bestimmen.
Die "Eingabe" soll über einen Taster an Port C.2 erfolgen. Damit ist für diesen Port der Pull-Up-Widerstand zu aktivieren. Bei offenem Taster liegt an Port C.2 (PINC.2) ein High-Pegel (Pull-Up, 5 V, logisch 1) an. Wird der Taster geschlossen, zieht er den Pegel auf Low (logisch 0, "Masse"). Wird der Taster wieder losgelassen, öffnet dieser sich und der Pegel geht wieder auf High (Pull-Up, 5 V, logisch 1).
Der hier verwendete Taster prellt nach. Bis zu 50 - 100 µs nach dem Tastvorgang schwingt der Schaltkontakt noch mehrmals hin un her. Da Mikrocontroller auch sehr schnelle Änderungen noch wahrnehmen, kann es also vorkommen, dass bei dem Versuch den Kammerton A einzuschalten, dieser direkt wieder abgeschaltet wird. Ein gleiches Verhalten ist auch beim Ausschalten festzustellen.
digitales Stimmgerät:
Frequenzen der gleichstufigen Stimmung: Hier
