Melodieklingel mit PWM

Bacchus Gast #4052474
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Hallo,

die alte Melodieklingel aus DDR Zeiten mit U880 hat schlapp gemacht. 
Also hab ich mich nach einem Ersatz hier im Forum umgeschaut und diesen 
Artikel Beitrag "Klingel mit 100 Melodien - last minute Weihnachtsgeschenk" gefunden. 
Nichts leichter als das und die ganze Sache nachgebaut.
Leider ist der Klang nicht so gut wie bei der Variante mit dem U880 :(
Woran liegt das? Das Prinzip ist doch im Grunde das gleiche oder? Ein 
Timer der nach einer gewissen Zeit also je nach benötigter Frequenz 
immer den Ausgangspin toggelt.

Wie ließe sich das ganze mit PWM realisieren?
Müsste ja im Grunde so sein das ein Interrupt regelmaßig (Tonfrequenz) 
ausgeführt wird und auf einer Sinustabelle einen Schritt weiter geht. 
Der zweite Timer nimmt den Sinuswert als Tastgrad für die PWM.

Hat da jemand ein paar C-Code Schnipsel damit ich irgendwo aufsetzen 
kann? Gerade die Einstellungen der Timer würden mich interessieren.
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Bacchus Gast #4052768
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Mein Code sieht so aus:

1
//Türklingel mit 100 Melodien M. Baudisch 12/2008

2


3
#include <inttypes.h>    // uint8_t usw.

4
#include <avr/io.h>

5
#include <avr/interrupt.h>  // Interrupts

6
#include <avr/eeprom.h>

7
#include <avr/pgmspace.h>

8
#include <avr/sleep.h>

9
#include <util/delay.h>    // definiert _delay_ms und _delay_loop_2 

10


11
#include "lied.h"           //Melodien, Offsets und Tonhöhen

12


13
#define     SPEAKER         (1<<PB1)

14
#define     TASTE           (1<<PB2)

15
#define     SOUNDON         TCCR1=(0<<CTC1)|(1<<PWM1A)|(1<<COM1A0)|(1<<CS10)|(0<<CS11)|(0<<CS12)

16


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18
#define     SOUNDOFF        TCCR1=0

19


20
//TCCR1 = (1<<CTC1) |           Timer wird nach erreichen des Vergleichswertes 

21
//                              OCR1A rückgesetzt OCR1A -> Frequenz

22
//        (1<<COM1A0) |         Output (OC1A/B1) wird getoggled

23
//        (1<<CS10)|(1<<CS11)|(1<<CS12);  //Vorteiler 64

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25


26
//Initialisierungswert des Zufallsgenerators ist EEPROM Speicherstelle

27


28
uint8_t EEMEM seed;

29


30
//Vars in Registern, spart Platz

31


32
volatile register uint16_t soundtime  asm("r14");

33


34
register uint16_t liedcount    asm("r4");  

35
register uint16_t liedende     asm("r6");

36
register uint8_t liednr        asm("r8");

37
register uint8_t speed         asm("r9");

38
register uint8_t dauer         asm("r10");

39
register uint8_t hoehe         asm("r11");

40
register uint8_t note          asm("r12");

41
register uint8_t i             asm("r13");

42


43
const unsigned char sinus[256] = {133,136,139,142,

44
                            145,149,152,155,

45
                    158,161,164,167,

46
                    169,172,175,178,

47
                    181,184,186,189,

48
                    192,194,197,200,

49
                    202,205,207,209,

50
                    212,214,216,218,

51
                    220,222,224,226,

52
                    228,230,232,233,

53
                    235,237,238,240,

54
                    241,242,243,245,

55
                    246,247,248,248,

56
                    249,250,251,251,

57
                    252,252,252,253,

58
                    253,253,253,253,

59
                    253,253,252,252,

60
                    252,251,251,250,

61
                    249,248,248,247,

62
                    246,245,243,242,

63
                    241,240,238,237,

64
                    235,233,232,230,

65
                    228,226,224,222,

66
                    220,218,216,214,

67
                    212,209,207,205,

68
                    202,200,197,194,

69
                    192,189,186,184,

70
                    181,178,175,172,

71
                    169,167,164,161,

72
                    158,155,152,149,

73
                    145,142,139,136,

74
                    133,130,127,124,

75
                    121,118,115,112,

76
                    109,105,102,99,

77
                    96,93,90,87,

78
                    85,82,79,76,

79
                    73,70,68,65,

80
                    62,60,57,54,

81
                    52,49,47,45,

82
                    42,40,38,36,

83
                    34,32,30,28,

84
                    26,24,22,21,

85
                    19,17,16,14,

86
                    13,12,11,9,

87
                    8,7,6,6,

88
                    5,4,3,3,

89
                    2,2,2,1,

90
                    1,1,1,1,

91
                    1,1,2,2,

92
                    2,3,3,4,

93
                    5,6,6,7,

94
                    8,9,11,12,

95
                    13,14,16,17,

96
                    19,21,22,24,

97
                    26,28,30,32,

98
                    34,36,38,40,

99
                    42,45,47,49,

100
                    52,54,57,60,

101
                    62,65,68,70,

102
                    73,76,79,82,

103
                    85,87,90,93,

104
                    96,99,102,105,

105
                    109,112,115,118,

106
                    121,124,127,127};

107


108
// Interruptroutine ohne Inhalt zum Aufwachen aus dem Sleep

109
EMPTY_INTERRUPT(PCINT0_vect);

110


111


112
ISR(TIM0_COMPA_vect) {    //Interrupt Zeitsteuerung

113


114
  if (soundtime) 

115
  {

116
    soundtime--;

117
    OCR1A=sinus[i++];

118
  }

119
}

120


121


122
//Zufallszahlengenerator

123


124
#define MYRAND_MULTIPLIER  17

125
#define MYRAND_CONSTANT    37

126


127


128
uint8_t g_nLastRandom;

129


130


131
uint8_t MyRandGet()

132
{

133
  //copy into local variables to avoid 16-bit integer expansion

134
  uint8_t Multiplier = MYRAND_MULTIPLIER;

135
  uint8_t Constant = MYRAND_CONSTANT;

136


137
  //implicit %256 by 8-bit datatype overflow

138
  g_nLastRandom = (g_nLastRandom * Multiplier + Constant);

139
  

140
  return g_nLastRandom % ANZ;

141
}

142
 

143


144


145


146
int main()

147
{

148


149
PORTB = TASTE; //Pull up an

150


151
//Timer 0 initialisieren

152


153
TCCR0B=(0<<CS01)|(0<<CS01)|(1<<CS00); //Vorteiler 1024 

154
TCCR0A=(1<<WGM01); //CTC Mode

155
GTCCR = (0<<PWM1B) | (1<<COM1B1)|(0<<COM1B0);

156


157


158
TIMSK = (1 << OCIE0A); //Interrupts auf Comp Wert A zulassen

159
OCR0A=155; //ergibt ca. 20ms bzw. 50Hz

160


161
PCMSK = (1<<PCINT2); //Pichange an PB2 konfigurieren

162


163
GIMSK=(1<<PCIE); // Pinchange Interrupt zulassen

164


165


166
set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);    

167


168
//Zufallsgenerator mit Seed initialisieren

169
g_nLastRandom = eeprom_read_byte(&seed);

170


171
eeprom_write_byte(&seed,MyRandGet()); //neuen Seed schreiben

172


173
// da Variablen in Registern, explizite Initialisierung nötig!

174


175
liednr=0;

176
speed=0;

177
soundtime=0;

178
OCR1C=255;

179


180
//sei(); //Interrupts ein

181


182


183
for(;;)

184
{

185


186
if (liednr) //wenn Melodie aktiv

187
{ 

188
    if (!soundtime) //wenn kein Ton oder Pause läuft

189
        {  //keine Tonzeitdauer aktiv 

190
        SOUNDOFF;     //Tonwiedergabe aus

191
        if (!speed) //wir sind am Liedanfang

192
            {

193
            liedcount=eeprom_read_word(&liedofs[liednr-1]);

194
            if (liednr==ANZ) liedende=sizeof(lied); else 

195
                                            //bei letztem Lied ist Endwert Größe des Arrays

196
            liedende=eeprom_read_word(&liedofs[liednr]); //ansonsten 1 Byte vor nächstem Lied

197
            

198
            speed=pgm_read_byte(&lied[liedcount]);

199
            DDRB  = SPEAKER; //Speaker an

200
            liedcount++;

201
           } else //mitten im lied

202
           {

203
            _delay_ms(20); // um Töne zu trennen

204
            //Ton ausgeben

205
            note=pgm_read_byte(&lied[liedcount]); //Note holen

206
            hoehe=note & 0x1f; //Tonhöhe ausmaskieren (5 Bit)

207
            dauer= zeit[(note >> 5)]; // 5 Bit nach rechts schieben und Zeit holen

208
            if (hoehe) //wenn keine Pause 

209
                    {

210
                    OCR0A=eeprom_read_byte(&ton[hoehe-1]);

211
                 

212
          SOUNDON;

213
                    }

214


215
            cli();     //da Variable vom Interrupt während der Zuweisung geändert werden könnte  

216
            soundtime=dauer*speed*255;

217
            sei();             

218
            

219
            liedcount++;

220


221
            //Lied zu Ende

222
            if (liedcount>liedende)

223
            {

224
            speed =0;

225
            liednr=0;

226
            

227
            }

228
           }

229


230


231


232


233
        } //(!soundtime)

234


235
} //liednr

236


237


238
else {

239


240
    SOUNDOFF; //falls noch Ton an

241
    

242
    DDRB  &= !(SPEAKER); //Speaker Port hochohmig

243
    sleep_mode();

244
    liednr=MyRandGet()+1;  

245


246
    }

247


248
} //for

249


250


251
} //main


Laut Simulation tut es auch was es soll aber in echt kommt kein Ton 
raus...
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Jens Gast #4054770
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Bacchus schrieb:
> Das Prinzip ist doch im Grunde das gleiche oder?
Jein. Beim DDR-MELO4 wird die Frequenz noch mit einem FF halbiert. 
Dadurch erzeugt man so eine Art Mini-Akkord.

> die alte Melodieklingel aus DDR Zeiten mit U880 hat schlapp gemacht.
Und das kann man nicht reparieren?
Abgesehen vom Stromverbrauch und der Größe, kann man doch bei dem Ding 
nicht meckern...

Jens
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Karl H. #4054783
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▼ 
> Hat da jemand ein paar C-Code Schnipsel damit ich irgendwo aufsetzen kann?

Ich würd an deiner Stelle mal kleinere Brötchen backen.
Einfach nur mittels _delay_ms den Pin toggeln lassen.

1
#define F_CPU 8000000   // aber nur wenn du CKDIV8 ausgeschaltet hast!

2


3
#include <avr/io.h>

4
#include <util/delay.h>

5


6
int main()

7
{

8
  DDRB = ( 1 << PB1 );

9


10
  while( 1 ) {

11
    PORTB |= ( 1 << PB1 );

12
    _delay_ms( 1 );

13
    PORTB &= ~( 1 << PB1 );

14
    _delay_ms( 1 );

15
  }

16
}


wenn die Hardware grundsätzlich in Ordnung ist UND die Taktfrequenz 
stimmt, dann trötet dir der µC was vor. Hört sich zwar grauenhaft an 
aber ist immerhin ein erster Funktionstest


Edit:
die 1ms kommen so zu stande.
Der Kammerton A hat eine Frequenz von 440Hz. Kehrwert davon macht rund 
0.00227. Die Hälfte davon (weil ja einmal ein UND aus eine komplette 
Schwingun ergeben) sind ungefähr, über den Daumen 1ms. D.h. den Ton 
sollte man hören und er sollte in etwa im mittleren Hörbereich liegen.
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Karl H. #4054793
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• ▲
▼ 
Bacchus schrieb:

>
> Es geht mir jetzt um die Optimierung!

Wen interessiert Optimieiung solange ... Zitat Ereöffnungsposting
> Laut Simulation tut es auch was es soll aber in echt kommt kein Ton raus...

Wenn nichts raus kommt, brauchst du nichts optimieren sondern musst den 
Fehler finden und beheben.

FAQ: Timer


(Wobei ich persönlich als erstes mal die Registerbindung der Variablen 
aufheben würde. Ich leg mich doch nicht mit dem Compiler an, welche 
Register er nicht benutzen kann. 256 Bytes SRAM sind zwar nicht viel, 
reicht aber für die halbe Handvoll Variablen alle mal.)
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Karl H. #4054803
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• ▲
▼ 
Karl Heinz schrieb:

> Wenn nichts raus kommt, brauchst du nichts optimieren sondern musst den
> Fehler finden und beheben.
>
> FAQ: Timer

Und azu würde ich dann trotzdem wieder bei der einfachen Variante 
anfangen und die _delay_ms Geschichte rauswerfen, den Timer 
konfigurieren und dann den alle 1ms den Pin toggeln lassen.

So führt eines zum anderen.
Du baust dann zwar das Programm im Grunde wieder neu auf, hast aber den 
Vorteil, dass du auch verstehst was du da tust.
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Bacchus Gast #4054811
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• ▲
▼ 
Also nochmal für dich Karl Heinz zur Erklärung:
Ich habe das Projekt aus dem anderen Mikrocontroller Beitrag genommen 
und umgesetzt. Hat alles wunderbar funktioniert. Nun finde ich aber, 
dass die Klingel noch schöner klingen könnte (Stichwort Optimierung). 
Ich habe mich also ran gemacht und das bestehende Projekt nach meinen 
Überlegungen umgeschrieben. Ich suche zurzeit also tatsächlich nur nach 
dem Fehler.
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