O presente artigo é destinado ao projetista que deseja tornar o seu robô autônomo ainda mais sofisticado, fazendo com que o mesmo emita frases previamente gravadas, informando detalhes de funcionamento ou do meio a qual se encontra tais como, detecção de obstáculos e objetos, varredura dos dispositivos de hardware, leitura de grandezas feitas através dos sensores (distância, temperatura, pressão, etc) dentre muitos outros.

Temos portanto uma forma de tornar realística a unidade robótica, fazendo-a "falar" frases diversas, com interessante efeito sonoro. O módulo ISD1932 consiste em um shield contendo o circuito integrado dedicado à gravação e reprodução de até 8 mensagens independentes que podem, através de um resistor externo, serem gravadas na faixa de frequência de 4 a 12kHz. A principal característica do dispositivo é sua interação com microcontroladores, o que viabiliza facilmente a programação de robôs autônomos que emitirão frases gravadas. O ISD1932 opera com tensões de 2,4 a 5,5V, faixa pertinente à maioria dos microcontroladores da atualidade (5,0V tipicamente). Microcontroladores do tipo Embedded, tais como Arduino, Basic Stamp, Paradoxus 9 e outros são totalmente compatíveis com este módulo de voz. A figura 1 apresenta a imagem do módulo ISD1932. 

Figura 1: Módulo de Voz ISD1932.
Figura 1: Módulo de Voz ISD1932.

 

 Modos de Operação

O módulo ISD1932 foi projetado para trabalhar em dois diferentes modos de operação: o Address Mode (modo de endereço) e o Direct Mode (modo direto). O Address Mode consiste essencialmente em efetuar as gravações através de endereços de memória de posição inicial e posição final, utilizado mais comumente como gravador/reprodutor digital, que não é convencional para a aplicação em robôs programáveis, logo não entraremos nos pormenores sobre a operação do módulo neste modo. O Direct Mode, por sua vez, consiste em gravar e acessar as mensagens diretamente nos pinos Message (de 1 a 8) do shield. As mensagens deverão ser previamente gravadas no módulo e depois reproduzidas através do microcontrolador do robô, quando se desejar emitir determinadas palavras. Já adiantando, os pinos de mensagem (1 a 8) apresentam resistor de pull-up interno diretamente no circuito integrado do módulo, o que garante nível high nesses pinos. Logo, para que uma mensagem previamente gravada seja reproduzida pela unidade robótica, seu microcontrolador deverá mandar nível lógico low para o respectivo pino contendo a mensagem específica. A própria placa do módulo de voz já contém a chave de seleção dos modos de operação. Na figura 2, esta chave pode ser vista mais detalhadamente, devendo a mesma ser comutada para posição "Direct".

  

Figura 2: Chave seletora dos modos de operação.
Figura 2: Chave seletora dos modos de operação.

 

 Na figura 3 apresentamos o diagrama básico típico de utilização com o modo direto, obtido através do data sheet do circuito integrado do módulo.

  

Figura 3: Diagrama esquemático típico para operação com Direct Mode.
Figura 3: Diagrama esquemático típico para operação com Direct Mode.

 

 No canto inferior esquerdo pode ser visto o microfone de eletreto, sendo que qualquer modelo de dois terminais pode ser empregado, pois a esmagadora maioria apresenta características semelhantes. Os componentes periféricos são destinados à alimentação do microfone e ajustes de impedância de entrada. Acima, temos botões de contato normalmente aberto destinados à gravação e reprodução das 8 mensagens. A chave que seleciona entre gravação e reprodução é de contato duplo que manda nível alto para o pino R/P (REC) quando se desejar reproduzir os sons, ou nível baixo para o mesmo pino quando se desejar gravar as mensagens. Para gravar, coloca-se em low o pino R/P e mantém-se pressionado o botão do pino em que se deseja salvar a mensagem. Durante a gravação, o LED D1 estará aceso. Ao final da gravação, solta-se o botão. Depois para ouvir o som gravado, manda-se nível high para o pino R/P, e pressiona-se uma vez o botão da mensagem gravada. Ao final da reprodução, o LED D1 dá uma breve piscada. Ainda neste tutorial, traremos um circuito mais prático como exemplo e explicaremos melhor como gravar e reproduzir os sons no ISD1932.

 

 

 Características técnicas

A seguir apresentamos as principais características técnicas do módulo ISD1932 bem como a descrição dos pinos presentes em sua placa.

- Tensão de Alimentação: de 2,4 a 5,5V (5,0V tipicamente);

- Consumo em modo de espera: 3,03mA;

- Consumo durante gravação/reprodução: 50,0 a 80,0mA;

 

 

 - Tabela para o resistor externo ROSC , destinado à seleção de frequência:

 

 ISD1932 - Tabela 1: Resistor Externo

Frequência 12,0 kHz 8,0 kHz 6,4 kHz 5,3 kHz 4,0 kHz
ROSC 53,3 kΩ 80 kΩ 100 kΩ 120 kΩ 160 kΩ
Tempo 21,3 s 32,0 s 40,0 s 48,0 s 64,0 s

 

Como pode ser observado na tabela abaixo, o resistor oscilador externo não só altera a frequência de operação do módulo, como também o tempo de gravação. Pode-se gravar até 64 segundos, porém a qualidade é de 4,0 kHz (inferior à rádio AM que é de 8,0 kHz).

 

- Tabela com a descrição de cada pino do módulo ISD1932:

 

ISD1932 - Tabela 2: Pinos de Interconexão

Saída auxiliar para amplificadores (verificar impedância).

Nome do Pino Função
E0/M5 Pino destinado à gravação e reprodução da 5ª mensagem do modo direto. Apresenta resistor de pull-up e correção de debouncing internamente.
E1/M6 Pino destinado à gravação e reprodução da 6ª mensagem do modo direto. Apresenta resistor de pull-up e correção de debouncing internamente.
E2/M7 Pino destinado à gravação e reprodução da 7ª mensagem do modo direto. Apresenta resistor de pull-up e correção de debouncing internamente.
E3/M8 Pino destinado à gravação e reprodução da 8ª mensagem do modo direto. Apresenta resistor de pull-up e correção de debouncing internamente.
S0/M1 Pino destinado à gravação e reprodução da 1ª mensagem do modo direto. Apresenta resistor de pull-up e correção de debouncing internamente.
S1/M2 Pino destinado à gravação e reprodução da 2ª mensagem do modo direto. Apresenta resistor de pull-up e correção de debouncing internamente.
S2/M3 Pino destinado à gravação e reprodução da 3ª mensagem do modo direto. Apresenta resistor de pull-up e correção de debouncing internamente.
S3/M4 Pino destinado à gravação e reprodução da 4ª mensagem do modo direto. Apresenta resistor de pull-up e correção de debouncing internamente.
SP- Conectar o negativo de um alto falante de 8Ω e pequena potência.
SP+/AUX Conectar o positivo de um alto falante de 8Ω e pequena potência.
5V Entrada de alimentação (de 2,4 a 5,5V).
GND Terra (ground) do circuito.
MIC- Negativo do microfone de eletreto.
MIC+ Positivo do microfone de eletreto. Entrada de áudio.
XCLX/FMC3 No modo direto: FMC3, que em conjunto com FMC1 e FMC2 selecionam a quantidade de mensagens a serem gravadas **.
LED Saída para conectar um LED comum 5mm. Durante a gravação o LED acende. Após reprodução o LED pisca uma vez.
PlayL/FMC1 No modo direto: FMC1, que em conjunto com FMC2 e FMC3 selecionam a quantidade de mensagens a serem gravadas **.
PlayR/FMC2 No modo direto: FMC2, que em conjunto com FMC1 e FMC3 selecionam a quantidade de mensagens a serem gravadas **.
REC / R/P No modo direto: R/P - nível low, para modo de gravação e nível high para modo de reprodução.
ROSC Resistor Oscilador Externo que conforme valor muda a frequência e o tempo de gravação.
AGC Automatic Gain Control (ou controle automático de ganho): ajusta o ganho do amplificador dinâmico do CI do módulo, compensando os diferentes níveis de entrada do microfone ***.
FT Entrada de controle ativa em nível low que dimensiona uma amplitude máxima de 1Vp-p para entrada do microfone e realimenta através da saída do alto falante. ? Habilita gravação a priori no modo direto.

** A tabela verdade pertinente aos pinos FMC1, FMC2 e FMC3 será apresentada mais adiante no mesmo tutorial.

 *** Tipicamente utiliza-se um capacitor de 4,7 µF entre o pino AGC e o terra.

 

  

ISD1932: Placa de Gravação

Como o leitor já deve ter observado, o módulo de voz ISD1932 é um dispositivo que não funciona por si só, necessitando de uma estrutura de execução, para que as mensagens possam ser adequadamente gravadas, armazenadas e reproduzidas, para posterior instalação no chassi de uma unidade robótica autônoma. Pensando nisso a WR Kits desenvolveu a placa ISD1932 Record Board, que consiste em um aperfeiçoamento do diagrama esquemático fornecido pelo data sheet do fabricante, com intuito de facilitar ao máximo o processo de utilização do módulo de voz.

 

A placa ISD1932 Record Board apresenta:

- 8 botões para gravação e teste das 8 mensagens possíveis;

- Seleção de frequência e tempo de gravação;

- Circuito integrado regulador de 5V para alimentação adequada do módulo;

- Seleção de quantidade de mensagem conforme tabela dos pinos FMC;

- LED indicador de gravação;

- Microfone de eletreto embutido;

- Entrada auxiliar de áudio para gravar mensagens de um computador;

- Chave que seleciona entre gravação e reprodução;

- Dentre outros recursos.

Na figura 4 podemos visualizar a imagem real da placa de gravação.

  

Figura 4: ISD1932 Record Board imagem real.
Figura 4: ISD1932 Record Board imagem real.

 

 

O Circuito

Na figura 5 apresentamos o digrama esquemático completo da placa de gravação especial para o módulo ISD1932.

  

Figura 5: Diagrama esquemático do ISD1932 Record Board.
Figura 5: Diagrama esquemático do ISD1932 Record Board.

 

 Observando-se o diagrama acima pode-se concluir que o mesmo realmente trata-se de um aperfeiçoamento do diagrama sugerido pelo data sheet do fabricante apresentado na figura 3, para operar o ISD1932 no Direct Mode. Caso haja dificuldades de visualizar o diagrama mais detalhadamente, dê um pouco mais de zoom no seu leitor de pdf. O setor do canto inferior esquerdo é pertinente à entrada de áudio. Foram utilizadas duas entradas de áudio, uma delas é através do microfone de eletreto, com seus componentes periféricos, conforme sugerido no diagrama original, e a outra consiste em um jack P2 estéreo com chave de duas posições embutida. No caso será utilizado apenas o terra do jack e mais o contato central. O contato intermediário (normalmente empregado no canal de áudio esquerdo) não terá ligação, pois a gravação no módulo é monofônica. Este setor do jack P2 foi projetado para gravarmos os sons do computador no módulo ISD1932. A chave de contato duplo CH1, contida no próprio jack tem a função de desligar o microfone de eletreto e todo seu setor de alimentação, eliminando ruídos quando o plug P2 for conectado para gravação direta via PC, interligando o terminal central do plug direto ao capacitor C1 de 100nF, enviando o sinal para entrada MIC+, do módulo. Já na operação com microfone de eletreto, o plug P2 não poderá estar conectado ao jack, fazendo com que o microfone seja o dispositivo que irá se conectar à C1 e posteriormente à MIC+. O resistor R3 de 4,7k?, é responsável por aterrar o negativo do microfone de eletreto apenas durante a gravação, sendo conectado ao pino LED do módulo. Essa conexão foi realizada pois o pino LED vai a zero lógico "0" durante a gravação, aterrando concomitantemente o negativo do microfone e fazendo o LED REC acender nesse instante. Observe no diagrama de que há um texto indicando que R3 está ligado ao pino LED do ISD1932.

Para os botões de gravação e reprodução foram utilizadas chaves tácteis 6x6x5mm com 4 terminais, amplamente aproveitadas para aplicações em robótica e dispositivos eletrônicos. A chave de seleção RECORD / PLAYBACK é uma chave H-H pequena, modelo para soldagem direta na placa de circuito impresso. O que esta chave faz é mudar o nível lógico do pino R/P ora para high ora para low, alterando de gravação para reprodução e vice-versa.

A fim de deixar esta placa de gravação ainda mais versátil, foram empregados os 5 valores possíveis de resistência sugeridos pelo data sheet do fabricante na tabela 1 do ROSC. Um jumper padrão mother board, é destinado à seleção das 5 frequências possíveis de operação: 12,0 kHz, 8,0 kHz, 6,4 kHz, 5,3 kHz e 4,0 kHz. Alguns valores para ROSC tiveram que ser obtidos a partir de associação de resistores, sendo que as equações gerais para paralelismo e série são dadas abaixo.

 

 

Resistores em paralelo: 

REQ=11R1+1R2+...+1RN

 

A resistência equivalente de resistores em paralelo é o inverso da soma dos inversos. Onde REQ é a resistência equivalente, R1 e R2 são os dois primeiros resistores em paralelo e RN é referente ao enésimo resistor do paralelismo.

 

 Resistores em série: 

REQ=R1+R2+...+RN

 

A resistência equivalente de resistores em série é a soma da série de resistores. Onde REQ é a resistência equivalente, R1 e R2 são os dois primeiros resistores em série e RN é referente ao enésimo resistor da série.

 Segundo à tabela de ROSC, para obter uma frequência igual a 4,0 kHz é necessário um resistor de 160 kΩ, este valor dificilmente será encontrado comercialmente, sendo necessária uma associação de resistores para sua obtenção. Utilizamos a série de um resistor de 150 kΩ (R12) e um resistor de 10 kΩ (R13), que são valores comerciais. Logo:

 

ROSC=REQ=R12+R13=150+10=160 kΩ

 

Para as frequências de 5,3 e 6,4 kHz são utilizados resistores de 120 e 100 kΩ, respectivamente, sendo estes valores comerciais facilmente encontrados. Para 8,0 kHz é necessário um resistor de 80 kΩ, porém este valor é dificilmente encontrado comercialmente. Novamente, optou-se pela série de dois valores comerciais de 47 k? (R8) e 33 kΩ (R9).

 

ROSC=REQ=R8+R9=47+33=80 kΩ

 

O resistor oscilador externo utilizado na frequência de 12,0 kHz tem o valor de 53,3 kΩ, valor ainda mais incomum de ser encontrado no mercado. Para obter este valor foi necessária associação em paralelo de dois resistores de 100 kΩ (R5 e R6), em série com um resistor de 3,3 kΩ, que são valores comerciais. Foi dito anteriormente que a resistência equivalente de resistores em paralelo se dá pelo inverso da soma dos inversos. Mas há um caso particular desta regra, que é quando os resistores em paralelo tem o mesmo valor. Nesse caso, basta dividir o valor dos resistores pelo número de resistores envolvidos no paralelismo:

 

REQ=Rnº de R's

 

Onde REQ é a resistência equivalente, R é o valor dos resistores (deve ser igual para todos) e "nº de R's" refere-se à quantidade de resistores envolvidos no paralelismo. No caso, queremos obter inicialmente uma resistência de 50 kΩ, para poder somar ao resistor de 3,3 kΩ, resultando assim no valor de ROSC desejado, que é de 53,3 kΩ. Utilizamos para isso dois resistores de 100 kΩ:

 

REQ'=1002=50 kΩ

 

Temos portanto uma resistência equivalente de 50 kΩ, bastando somar à 3,3 k? (R7):

 

ROSC=REQ=REQ'+R7=50+3,3=53,3 kΩ

 

Tendo-se os cinco valores para ROSC sugeridos pela tabela, ligamos os mesmos no circuito, aterrando uma extremidade e a outra conectando à uma barra de pinos padrão mother board, e, através de um jumper, qualquer frequência da tabela 1 poderá ser selecionada pelo usuário.

O capacitor C4 é um eletrolítico e tem o valor sugerido no data sheet de 4,7 µF, tendo seu positivo ligado ao pino AGC do ISD1932 (controle automático de ganho) e o negativo ligado ao terra. Nos pinos destinados ao alto falante (SP+ e SP-) foi utilizada uma barra de 2 pinos 11,2mm para posterior ligação externa de um pequeno alto falante de 8? e pequena potência. O pino FT do módulo de voz foi ligado no centro de uma barra de 3 pinos 11,2mm que conterá outro jumper de seleção. Para um lado não haverá ligação nenhuma. Este ponto foi batizado de "No", que define "sem ligação". Conectando o jumper do outro lado, temos o terra (na placa está marcado como "0"). Este procedimento é necessário pois em alguns casos este pino FT habilita a gravação para o modo direto, pois o mesmo é destinado à redução de amplitude de entrada de sinal (MIC eletreto).

Os pinos FMC (1, 2 e 3) tem a tarefa de selecionar previamente qual a quantidade de mensagens que serão gravadas (1 a 8). Cada um entra no terminal central de uma barra de 3 pinos 11,2mm e tem um jumper de seleção (que seleciona entre o terra "0" e 5Vcc "1"), sendo FMC3 o bit mais significativo "MSB" e FMC1 o bit menos significativo "LSB". Quanto menos mensagens fixas forem selecionadas, maior o tempo de gravação por mensagem. O data sheet sugere que as mensagens tenham tempos de duração aproximados. Abaixo fornecemos as tabelas relativas à seleção dos bits dos pinos FMC (1, 2 e 3) e tempo de gravação de acordo com a quantidade de mensagens selecionada.

 

ISD1932 - Tabela 3: Seleção de Mensagens Fixas

FMC3 FMC2 FMC1 Número de Mensagens Fixas
0 0 0 1
0 0 1 2
0 1 0 3
0 1 1 4
1 0 0 5
1 0 1 6
1 1 0 7
1 1 1 8

 

 

Tabela 4: Tempo de Duração (seg.) de Acordo com Número de Mensagens

Nº deMsg M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8
1 32,0              
2 16,0 16,0            
3 10,75 10,625 10,625          
4 8,0 8,0 8,0 8,0        
5 6,5 6,375 6,375 6,375 6,375      
6 5,375 5,375 5,375 5,375 5,25 5,25    
7 4,625 4,625 4,625 4,625 4,5 4,5 4,5  
8 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0

 

No canto inferior direito da figura 5, temos o setor de alimentação da placa de gravação, contendo o circuito integrado regulador LM7805. Não é necessário colocar um dissipador de calor neste integrado, pois o circuito consome pouca corrente, o que não provoca aquecimentos excessivos no mesmo. Os capacitores C5 e C6 são filtros para fonte, tipicamente usados em circuitos do gênero. A placa ainda conta com uma saída extra de 5V para ligação de outros dispositivos (shield's, microcontroladores Embedded, etc) e uma entrada de 9V com barra de pinos 11,2mm. A entrada principal de alimentação é um jack P4 amplamente utilizado em equipamentos eletrônicos. Utilize fontes que forneçam tensões de 9 a 15V e correntes de no mínimo 200mA, onde o positivo do plug P4 da fonte deve ser o terminal central. Uma bateria de 9V comum ou alcalina também pode ser utilizada para alimentar este circuito.

 

 

Montagem

A montagem do circuito não é crítica podendo ser realizada por principiantes. Utilize o método de sua preferência para confecção da placa de circuito impresso (artesanal, térmico, silkscreen, etc). Na figura 6 apresentamos a imagem física da placa, com as trilhas de circuito impresso e a máscara dos componentes.

  

Figura 6: Lay-out da ISD1932 Record Board.
Figura 6: Lay-out da ISD1932 Record Board.

 

 Na figura 7, apresentamos as trilhas de circuito impresso.

   

Figura 7: Lay-out ISD1932 Record Board, trilhas do circuito impresso.
Figura 7: Lay-out ISD1932 Record Board, trilhas do circuito impresso.

 

 Na figura 8, a imagem da mascada dos componentes com respectivas referências.

  

Figura 8: Lay-out ISD1932 Record Board, máscara dos componentes.
Figura 8: Lay-out ISD1932 Record Board, máscara dos componentes.

 

 Tenha extrema cautela quando for efetuar a soldagem dos componentes, principalmente os polarizados (capacitores eletrolíticos, circuito regulador de tensão, LED, microfone de eletreto, etc). Guie-se pelo diagrama esquemático e pelas referências na máscara dos componentes. No espaço destinado ao módulo ISD1932 sugerimos a soldagem de soquetes em barra modelo MCI, que viabiliza a conexão de barra de pinos, para facilitar a colocação e remoção do módulo. O módulo ISD1932 em si vem sem estes pinos, cabendo ao projetista a soldagem de barra de pinos ou fiação. O ideal é a soldagem de barra de pinos 11,2mm padrão mother board, para conectá-lo facilmente à placa de gravação. Os resistores são todos de 1/8W e os capacitores eletrolíticos podem ser para 10V ou mais. O jack P2 pode ser qualquer modelo que contenha chave embutida, logicamente o lay-out terá que ser adaptado para suas dimensões. O LED REC é vermelho comum de 5mm. Os jumpers destinados à completar o circuito impresso "J", podem ser aproveitados de terminais de componentes. É importante que a montagem quando concluída seja minuciosamente revisada pelo projetista, a fim de evitar queima de componentes que possam estar invertidos, soldados em local errado ou outros erros. Tenha paciência para revisar suas montagens antes de partir para os testes.

 

Prova e Uso

Com a montagem concluída e revisada, chegou a hora de testar o equipamento. Inicialmente, solde as barras de pinos 11,2mm voltadas para baixo no módulo ISD1932 como citado anteriormente. Após conecte o módulo na placa de gravação, observando a ordem dos pinos (figura 9).

  

Figura 9: Módulo ISD1932 conectado à placa de gravação.
Figura 9: Módulo ISD1932 conectado à placa de gravação.

 

 Depois, insira o pequeno alto falante de 8? na saída SPEAKER. Comute o jumper "FT test" para posição "0". Selecione os 3 jumpers dos pinos FMC, de modo a obter a quantidade de mensagens (Tabela 3) que deseja gravar. Por exemplo, se quiser deixar gravadas 8 mensagens, os 3 jumpers devem estar na posição "1". Se quiser gravar 4 mensagens, FMC3 deverá estar em "0" e FMC1 e FMC2 deverão estar na posição "1". Basta seguir a Tabela 3, para quantidade de mensagens desejadas. Selecione a frequência de gravação através do jumper (4,0 a 12,0 kHz). Agora, conecte a fonte de alimentação compatível com a placa no jack P4 e mude a chave RECORD/PLAYBACK para posição de gravação (record). Pressione e mantenha pressionado o botão M1 e perceba que o LED REC e o LED SMD do módulo irão acender. Significa que a placa já estará gravando. Fale uma frase qualquer próximo ao microfone, por exemplo "teste de gravação", e solde o botão M1. Os LED's apagarão nesse instante indicando a parada na gravação. Para ouvir o que você gravou mude a chave RECORD/PLAYBACK para posição de reprodução (playback). Então, pressione o botão M1 uma vez e ouça no pequeno alto falante a frase que você gravou. Se puder ouvir sua gravação, significa que o módulo está habilitado para gravar no Direct Mode. Esta gravação não ficará com boa qualidade, sendo reproduzida em som baixo e com ruídos de fundo. Isso ocorre porque o pino FT está ativo em nível baixo, diminuindo a amplitude de entrada para 1Vp-p. Agora que a gravação foi habilitada por FT, você poderá comutar o jumper "FT test" para a posição "No". Repita o procedimento supracitado, gravando uma frase novamente em M1. Reproduza a nova gravação e verifique que o sinal estará limpo e o som mais alto. Agora basta gravar e regravar quantas vezes quiser. Para gravar nos demais pinos message, basta utilizar o botão desejado (M1 a M8). Lembrando que, se caso os jumpers FMC (1, 2 e 3) estiveram comutados para menos que 8 mensagens, você só conseguirá gravar até a mensagem no número selecionado. Se configurou os jumpers para gravar até 4 mensagens, só funcionarão os botões M1, m2, m3 e M4; e assim por diante. Quantidade menor de mensagens significa maior tempo de gravação por mensagem (verifique na Tabela 4). Para gravar sons do computador, é necessário um cabo de áudio P2-P2. Confeccione um cabo com estes plugs (utilize cabo blindado de qualidade) ou compre pronto (figura 10).

 

Figura 10: Cabo de áudio P2-P2 para gravar sons do computador no módulo de voz.
Figura 10: Cabo de áudio P2-P2 para gravar sons do computador no módulo de voz.

 

 Um dos plugs deverá ser conectado na saída de fone de ouvido das caixas de som do computador e o outro no jack da placa de gravação, como na figura 11.

 

Figura 11: Plug conectado na entrada de áudio da placa de gravação.
Figura 11: Plug conectado na entrada de áudio da placa de gravação.

 

 

 

Uma dica interessante é a gravar as frases desejadas diretamente no computador em software destinado à gravação, passando por mesa de som para maior qualidade. Então, tratar as gravações no próprio software, equalizando a voz, colocando eco, delay e efeitos diversos; tornando-a "voz de robô" mesmo. Após, efetuar a gravação no módulo ISD1932 através da Record Board. E enfim, instalar o módulo na unidade robótica autônoma.

 

Lista de Materiais

 

A Lista de materiais para montagem da ISD1932 Record Board da WR Kits é dada na Tabela 5.

 

Tabela 5:

Módulos

àISD1932 (módulo de voz) *ver texto

 

Circuitos Integrados

àU1: LM7805 (regulador de tensão +5V)

 

Semicondutores

àREC: LED vermelho comum 5mm

 

Capacitores

àC1, C2 e C6: poliéster 100nF / 63V

àC3 e C4: eletrolíticos 4,7µF / 10V

àC5: eletrolítico 100µF / 10V

 

Chaves

àM1 a M8: chaves tácteis 4T 6x6x5mm

àRECORD/PLAYBACK: chave H-H para soldar diretamente em PCI

 

Jacks

à+9 a +15V: jack P4 comum para uso com fonte de alimentação

àAudio Input: jack P2 estéreo com chave H-H embutida *ver texto

Resistores (todos 1/8W 5%)

 

àR1, R2 e R3: 4,7kΩ

àR4: 1kΩ

àR5, R6 e R10: 100kΩ

àR7: 3,3kΩ

àR8: 47kΩ

àR9: 33kΩ

àR11: 120kΩ

àR12: 150kΩ

àR13: 10kΩ

 

Diversos

àMIC: Microfone de eletreto 2 terminais

àBarra de pinos 11,2mm (tamanhos diversos)

àSoquete em barra MCI (2 barras de 13 terminais para conectar o módulo)

àJumpers padrão mother board

àPCI: Placa de circuito impresso 10x10cm (fenolite ou fibra de vidro)

àTerminais para jumper de placa


 

Utilizando o módulo em robôs autônomos

A maior dúvida que surge para o projetista sobre o uso do ISD1932 é quais os itens periféricos que podem ser suprimidos do circuito padrão (placa de gravação, por exemplo) quando o mesmo for instalado no chassi de um robô autônomo. Ao contrário do que o leitor possa pensar, o módulo de voz não funcionará se apenas ligarmos seus pinos de alimentação (5V e GND) e suas entradas de mensagem (M1 a M8) ao microcontrolador do robô ou outros circuitos. Para que a reprodução das mensagens funcione no modo direto, é necessário que no mínimo o resistor ROSC esteja conectado ao circuito, que o pino R/P esteja ligado a Vcc "1" (reprodução) e que os pinos FMC (1, 2 e 3) estejam configurados para quantidade de mensagens gravadas. Os demais periféricos da placa de gravação são opcionais. A partir deste conhecimento, o usuário poderá projetar outra placa de circuito impresso que cumpra estas características, para instalação do módulo no chassi do robô, durante a execução. A própria placa de controle do robô, poderá conter este setor adicional, com ROSC e os demais pinos ligados em high ou low, de acordo com as necessidades do projeto.

Para utilizar o módulo ISD1932 com microcontroladores Embedded, o usuário poderá instalar a placa em soquetes em barra MCI, fazendo as ligações necessárias. Essa foi a solução por nós utilizada, realizando com cautela as ligações em GND e Vcc dos pinos necessários do módulo, através de duas barras MCI, para poder conectar o módulo na placa Paradoxus 9 WR Kits (figura 12).

  

Figura 12: ISD1932 conectado ao Robot Paradoxus 9 WR Kits.
Figura 12: ISD1932 conectado ao Robot Paradoxus 9 WR Kits.

 

 Como as "falas" do robô foram gravadas por nós com ROSC valendo 100 k? (jumper conectado em 6,4 kHz), soldamos um resistor com este valor na própria barra, do pino ROSC para o terra. Aproveitamos o espaço e a rigidez mecânica da lateral do soquete em barra e colamos um LED, soldando seu anodo ao pino LED do módulo, para incremento visual (este componente é opcional). O robô do exemplo "fala" 4 mensagens, então configuramos os pinos FMC na posição "011". Com barra de pinos 90° realizamos a conexão entre os pinos M1 a M4 e as saídas do microcontrolador. O alto falante utilizado tem 1 polegada e 8? de impedância. Para obter um som com maior robustez, o prendemos com fita isolante em um tubo acrílico de mesmo diâmetro, que funciona como caixa de ressonância. O sistema foi projetado tal que o módulo de voz possa ser desconectado facilmente do robô e alojado na placa de gravação, para atualizar as "falas" da unidade quando necessário.

Como última dica, podemos mencionar que, caso o usuário for projetar um robô maior cujo limite de peso (alguns gramas a mais) não seja crítico, poderá prever espaço para instalação da placa inteira de gravação ISD1932 Record Board diretamente no chassi no robô, maximizando ainda mais o tempo de atualização das "falas". É claro que os projetistas com boa imaginação encontrarão "N" soluções para o trabalho com o módulo de voz. No código fonte que será gravado no microcontrolador, o usuário deverá mandar nível low para o pino da mensagem que desejar que o robô "fale". Este pulso de nível baixo poderá durar poucos milisegundos, apenas o suficiente para acionar a mensagem escolhida. Quem tiver experiência em linguagem de programação certamente criará algoritmos muito eficientes para o controle do ISD1932.

 

 

6 - Conclusão

Após leitura do presente artigo, conclui-se que o módulo de voz ISD1932, destinado principalmente à aplicações em robótica, permite ao projetista dezenas de métodos de utilização otimizados, para tornar seu robô autônomo ainda mais realístico. A operação do módulo no Direct Mode é a solução mais versátil a ser empregada no projeto, viabilizando a gravação de até 8 mensagens de voz, com frequência de gravação de 4,0 a 12,0 kHz. Utilizado em conjunto com microcontrolador, este módulo se torna uma excelente alternativa para incremento de um projeto. Outras soluções na área de automação também podem ser desenvolvidas a partir dos exemplos aqui propostos. O robô poderá emitir sons relativos à efeito sonoro, "falar" dados por ele calculados, "falar" o status de sua bateria ou sistemas, dentre muitos outros. Em conjunto com um módulo sonar, por exemplo, o robô poderá "falar" a que distância aproximada um obstáculo se encontra. Cabe ao usuário projetar os periféricos para utilização deste versátil módulo de voz ISD1932.

 

Wagner Rambo

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