Trumhandsken

En idé sprungen ur irriterande fingertrummande

Beskrivning

Projektet syftade till att framställa en prototyp på en samplebaserad trummaskin med tillhörande styrdon i form av en handske med trycksensorer på fingrarna. Kravspecen inkluderade:

· Ljudkvalitet 11kHz, 8 bit.

· 8 olika samplingar. Mappningsbara mellan de olika sensorerna.

· Överföring av kommandon mellan styrdon och sampler med MIDI. (31,25kbaud seriellt)

· Multimbralitet. Alla ljud skall kunna spelas samtidigt. Varje ljud dessutom två gånger samtidigt.

Bild 1: Principskiss för Trumhandsken

Genomförande

Först byggdes handskkontrollern, dvs det system som omvandlar handskens logiska signaler till MIDI-kommandon och skickar dessa till samplern. Denna byggdes kring en ATMega16 och krävde därför inte mång kringkomponenter. För att kunna ändra ljudmappningen byggdes en liten konfigurationspanel bestående av plus-och minusknapp, sjusegmentsdisplay för att visa valt ljud och en åttavalsratt med vilken man kan välja sensor.

Bild 2: Handskkontrollern med konfigurationspanelen inringad.

Ett litet program skrevs som pollar insignalerna från handsken och letar efter positiva flanker. Detta program uppdaterar även displayen efter vad ratten står inställd på för sensor. Knapparna är kopplade till avbrottsingångarna och hanteras därefter.

När handskkontrollern var färdig byggdes samplern upp som ett datorsystem kring en Motorola 68008-processor. I datorsystemet ingår bland annat en D/A-omvandlare för att få en analog utsignal. Denna matas med ett nytt värde då avbrott sker på nivå 2 och detta har kopplats till en klocksignal med frekvensen 11kHz. En annan viktig del i systemet är UART-kretsen (Zilog 8530) som sköter den asynkrona seriella kommunikationen med handskkontrollern. Mycket tid ödslades på att få denna att bete sig som förväntat då det är en mycket mångsidig krets med stora inställningsmöjligheter.

Bild 3: Samplern.

Bild 4: Samplerns undersida.

Datorprogrammet som skrevs till samplern är tämligen enkelt. Vart ljud tilldelas två markörer som håller reda på om ljudet spelas upp eller inte. Dessutom har varje ljud två räknare som visar hur långt in i ljudet uppspelningen nått. Varje gång ett tidsavbrott sker så skickas data ut till D/A-omvandlaren och därefter inkrementeras alla räknare som är i gång. Om någon av dem nått förbi ljudets längd så sätts den till noll och dess markör stängs av. När inget avbrott sker så kör programmet en evig loop där alla ljud som är igång läggs ihop till ett värde. Det är detta värde som sedan omvandlas vid avbrott.

Avbrott sker även då data tas emot på UART:en. Denna läses då in och om den innebär ett Note-On-meddelande för något känt ljud så sker detta. Därefter upptas ordinarie exekvering.

Handsken var lustigt nog det sista som implementerades. Denna syddes i tyg och sensorerna slöjdades med mässingsplåt och elastiskt tyg som isolering enligt bild. Lysdioder kopplades även in för var sensor så att av och på kunde visualiseras. Prototypen fungerade någorlunda trots risk för kortslutningar och dylikt. Sensorernas fästning på tyghandsken kunde dock ha förbättrats för att uppnå önskat resultat.

Bild 5: Handsken.

Bild 6: Handskens sensorer.

Bild 7: En fingertoppssensor utan sitt skyddande tejphölje.

Bild 8: En fingertoppssensor utan sitt skyddande tejphölje med ena kontaktplåten flyttad.

Diskussion

Projektet har varit mycket givande och det mesta som kravspecen innehöll har implementerats. Den seriella länken mellan handskkontroller och sampler använde till en början spänning 0 eller 5 V som logiska nivåer. Detta är inte i enlighet med MIDI-standarden och var därför önskvärt att ändra på. Mot slutet av projektet lades därför en del krut på att använda en 0 eller 5mA optiskt isolerad strömslinga som föreskrivs men endast mottagaren förmåddes fungera i tid.

Det blev även klart att beräkningskraften hos en 10 MHz processor gravt överskattats då den färdiga prototypen endast kunde spela ett ljud i full fart eller två i halvfart. Detta var så klart något av en besvikelse men i principen fungerar vilket i alla fall är glädjande.

Tack för visat intresse!

Hela rapporten kan laddas ned genom att klicka här.

Författare: Robert Nilsson - e03rn, Jens Kongstad – e03jk och Robert Carlzén – e03rc.