PRESEPIO ELETTRONICO MULTIMEDIALE
VERSIONE AVR8515
VERSIONE ATMEGA162




Per quello che concerne la programmazione del Chip, e' possibile recuperare tutto il materiale nel sito di Lanconelli dal quale potrete scaricare sia Ponyprog (programma windows) che lo schema del cavo parallelo.

SOMMARIO



PRESENTAZIONE

COM'E' NATA L'IDEA DEL PRESEPIO ELETTRONICO MULTIMEDIALE
 

Da buoni Italiani, ogni anno per Natale rinnoviamo la tradizione del Presepe.

Esso è adorato dai bambini e i grandi fanno a gara per costruire delle opere d'arte.

Ma le opere d'arte risaltano se sono abbellite da un contorno di luci e suoni e, nel caso del
presepio, da effetti che possano renderlo il più realistico possibile.

Tutto è iniziato lo scorso novembre 1997, a scuola dei miei figli.

Conoscendo la mia passione per l'elettronica, mi chiesero di preparare qualche effetto luminoso per le luci del presepio.

Avevo a disposizione solo 15 giorni (la tradizione vuole che il presepio venga inaugurato per l'8 dicembre).

In realtà avevo a disposizione soltanto 15 notti perchè di giorno lavoro come progettista
HW/SW.

L'idea iniziale è stata quella di progettare una centralina di luci con le seguenti caratteristiche:
 


La centralina generava una completa sequenza giorno-notte con la dissolvenza incrociata delle
luci.

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Dopo l'installazione della centralina il tutto emanava un certo fascino ma:

Allora ho pensato di aggiungere un PC per creare un ambiente multimediale ma dovevo:

                         PER LA CENTRALINA:

                   PER QUELLO CHE RIGUARDA IL PC:
 


MA I PROBLEMI NON ERANO ANCORA FINITI...

     Dovevo trovare un pc da mettere sotto il presepe per almeno un mese.
     Chi avrebbe acceso e spento il pc tutti i giorni?

Chiesi allora un bel computer PENTIUM superaccessoriato e un "tecnico" disposto a venire
tutte le mattine e tutti i pomeriggi per accendere il pc e far partire il programma.

Mi hanno dato un vecchio 486 (multimediale ?) e una suora anziana per manovrare il tutto.

Dopo un'ora di sconforto, deciso ad abbandonare l'impresa mi è venuta una buona idea:
 

Alla fine potevo generare facilmente un programma di controllo con un semplice editor di testo e provarlo al volo.

Una volta generata una sequenza accettabile con luci, suoni e rumori perfettamente sincronizzati, ho tolto il monitor del pc ed ho inserito la base del computer e le casse acustiche sotto il presepio appoggiati su una panca bassa.

Il tutto ha funzionato per un mese senza problemi (pare che il dos non abbia problemi come
Windows 95).
 

PERCHE' E' STATO PUBBLICATO SU INTERNET
 

Nel Novembre 1988 ho preso uno spazio WEB gratis su geocities per costruire la mia home
page... A proposito, ringrazio geocities che mi ospita!

Sono un appassionato di Elettronica e volevo mettere in piedi un sito dove poter trasferire le mie conoscenze (sia pur limitate) agli altri appassionati della materia e di Internet.

In effetti avevo diversi progetti mediamente complessi ma interessanti e visto che si stava
avvicinando il Natale, ho pensato che il Presepio Elettronico Multimediale fosse il più indicato
per l'occasione.

Ho rimesso in piedi la documentazione, poi ho realizzato un nuovo prototipo (quello della foto) ed ho pubblicato il "mattone".

Mi rendo conto che non è il solito circuitino con due transistor, ma quello lo potete trovare
dovunque.

La sfida è interessante quando la posta in palio è alta!

Costruitevelo e fatemi sapere!

Ho bisogno del vostro parere, per vedere se la documentazione è corretta e non abbiate
riscontrato problemi nella realizzazione, nel collaudo e nella programmazione.

Mi puoi contattare al seguente indirizzo EMAIL: salvitti.geo@yahoo.com

Il progetto può essere impiegato per uso personale (a casa, nella parrocchia etc.) ma non può
essere utilizzato per scopi di lucro (produzione di massa) senza l'autorizzazione dell'Autore...

Se sei un presepista di mestiere e vuoi usare la centralina per migliorare il risultato del tuo lavoro sei libero di farlo.

NUOVA VERSIONE AVR8515

Non contento della prima versione del progetto ho pensato nel maggio 2002 di pubblicarne una seconda versione leggermente migliorata con le seguenti nuove caratteristiche:

Chi dispone della vecchia versione della centralina puo' aggiornarla nella seguente maniera: ATTENZIONE: Il vecchio firmware del microprocessore e il vecchio software del PC devono essere sostituiti.
 


DESCRIZIONE

 

FUNZIONI

La centralina elettronica per il controllo delle luci del presepio e' alloggiata in una scatola TEKO D14 180x155x58 mm (LxPxA).

Sul pannello frontale (vedi Fig. 1) sono disponibili:

- INGRESSO PER IL CONTROLLO PC
- PULSANTE PER IL LAMP TEST
- LED VERDE "ON"

I ponticelli interni  devono essere programmati in maniera che uno soltanto
sia chiuso.

La centralina puo' funzionare in stand-alone senza l'ausilio del PC, in
questo caso i ponticelli regolano la velocita' del ciclo giornaliero
come segue:

1 ON = 40 secondi
2 ON = 80 secondi
3 ON = 120 secondi
4 ON = 160 secondi
5 ON = 200 secondi
6 ON = 240 secondi
7 ON = 280 secondi

Il ciclo e' suddiviso in 100 parti e gli eventi si susseguono nella seguente
maniera:

0%  = inizio dissolvenza notte-alba
5%  = zona 2 off
10% = zona 3 off
15% = inizio dissolvenza alba-giorno
50% = inizio dissolvenza giorno-tramonto
60% = zona 1 on
65% = inizio dissolvenza tramonto-notte
70% = zona 2 on
75% = zona 3 on
95% = zona 1 off

Ogni dissolvenza dura un 5% dell' intero ciclo.

Il fuoco e' sempre attivo.

Per asservire la centralina al PC, il ponticello 8 deve essere chiuso e tutti gli altri aperti.

Sul pannello posteriore (vedi Fig. 2) sono previsti 9 connettori bipolari dei quali il primo a sinistra e' l'ingresso della tensione primaria e gli altri 8 corrispondono alle seguenti 8 uscite:

- CH8 = LUCI ALBA
- CH7 = LUCE GIORNO
- CH6 = LUCE TRAMONTO
- CH5 = LUCE STELLE
- CH4 = LUCE ZONA 3
- CH3 = LUCE ZONA 2
- CH2 = LUCE ZONA 1
- CH1 = FUOCO

SCHEMA ELETTRICO

Lo schema della centralina e' imperniato sul microcontrollore AVR8515 nella
posizione U1 con un clock a 8 MHz.

La porta P0 del processore e' utilizzata per comandare le 8 uscite.

Il buffer 74HC541 in pos. U2 comanda gli optotriac 3020 che garantiscono l'isolamento galvanico verso la parte ad alta tensione.

Ogni triac d'uscita dispone di un proprio fusibile da 2 A.

Nella parte in basso a sinistra dello schema elettrico possiamo notare l'alimentatore a 5 volts per la circuiteria digitale.

Nella parte in alto a sinistra possiamo invece notare l'ingresso seriale per il controllo remoto da PC.

L'ingresso principale della tensione primaria e' protetto con un fusibile da 5A.

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DOCUMENTAZIONE COSTRUTTIVA

MANUALE D'USO
SCHEMA ELETTRICO - FOGLIO 1
SCHEMA ELETTRICO - FOGLIO 2
CIRCUITO STAMPATO
DISEGNO DEL PIANO DI MONTAGGIO
CAVO SERIALE PC

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FIRMWARE AVR8515-ATMEGA162

Il firmware del microcontrollore e' contenuto nel file presepe.hex.

Esiste anche una nuova versione per ATMEGA162 - Usare il file crib162.hex

Il file presepe.hex che puo' essere caricato direttamente nella flash del microcontrollore tramite l'apposito cavo collegato alla porta parallela del PC.

Il programma da usare per la programmazione e' il famoso PonyProg che potrete trovare gratuitamente su Internet.

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PROGRAMMI PER PC

Allegati nel CD-ROM potrete trovare i seguenti  programmi usati dai file batch del PC:

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SORGENTI FIRMWARE

Il firmware del microcontrollore della centralina luci e' stato scritto interamente in linguaggio C, usando il compilatore AVR-GCC.

I sorgenti per la versione AVR8515 sono i seguenti:

presepio.h
presepio.c

I sorgenti per la versione ATMEGA162 sono i seguenti:

crib162.h
crib162.c
make162 - Makefile
crib162_fuse.txt - Impostazione dei fuse bit

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SORGENTI PC

I programmi del PC sono stati scritti in linguaggio C usando il compilatore Borland C 4.5

source.zip

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PROTOCOLLO DI COMUNICAZIONE E COMANDI DA PC

La comunicazione tra il PC e la centralina avviene tramite una porta seriale alla velocita' di 2400 baud.

Il PC invia un solo byte contenente l'informazione per la centralina.

Meta' del byte contiene il comando vero e proprio mentre l'altra meta' i parametri relativi ala comando in questione.

Di seguito viene riportata la lista dei comandi disponibili:

CDROM   p         = PLAY
        s               = STOP
        i               = INFO

SOUND  

VOLUME  m       <0-15>  = MASTER VOL
        c       <0-15>  = CD VOL
        i               = VOL INFO

DELAY               = DELAY IN MS

WSEC               = DELAY IN SEC

INITCOM                 = INIT COM

SEND    on        = ON
              off       = OFF
               s       <0-15>  = SPEED
               a                   = ALBA
               g                   = GIORNO
               t                   = TRAMONTO
               n                   = NOTTE
               f         = FUOCO
 

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INSTALLAZIONE E TEST

Per installare il software:

Per installare la centralina seguire i seguenti passi:
  Una volta provata la centralina in modalita' stand alone collegare la centralina al pc come segue:


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CREAZIONE DEI FILE BATCH

Per la programmazione del PC seguire i seguenti passi:
 


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ESEMPI DI FILE BATCH

Di seguito viene riportata  una breve descrizione circa un esempio di una serie di batch files per il presepio elettronico.

L'esempio e' costituito dai seguenti files:

     PRESEPIO.BAT = FILE PRINCIPALE
     BUIO.BAT = SPEGNE TUTTE LE LUCI
     SILENT.BAT = TRACCIA N.1
     JOY.BAT = TRACCIA N.6
     TANNEN.BAT = TRACCIA N.8
     PLACIDA.BAT = TRACCIA N.9
     TOWN.BAT = TRACCIA N.10
     BABY.BAT = TRACCIA N.13
     PASTORI.BAT = TRACCIA N.14
     STILLE.BAT = TRACCIA N.16
     LAMPO.BAT = SIMULAZIONE DI UN TEMPORALE

Il ciclo poi si ripete all'infinito.

Per ogni file che riproduce la musica da CD, viene fatto partire il ciclo giornaliero dal tramonto fino alla luce del giorno successivo.

Per sincronizzare il tutto procedere come segue:

1) Calcolare la durata in secondi (MM * 60 + SS)
2) Se queste informazioni non sono disponibili sulla copertina del cd, usare il comando "cdrom i" per avere la lista delle tracce audio con la relativa durata in MM:SS.
3) Arrotondare il numero affinche' risulti un multiplo intero di 4.
4) Il numero ottenuto va diviso per 4 e va usato nei comandi di pausa wsec.

Per esempio:

Sto usando un CD-ROM intitolato "BUON NATALE" che riporta una collezione
di musiche natalizie.

Sulla copertina sono riportate le seguenti informazioni:

BUON NATALE
 
TRACCIA TITOLO DURATA  BATCH FILE
1.  SILENT NIGHT  5'02"  SILENT.BAT
2.  WHITE CHRISTMAS 3'03"
3.  JINGLE BELLS  2'16"
4.  TU SCENDI DALLE STELLE  1'52"
5.  CHRISTMAS IN NEW ORLEANS 2'52"
6.  JOY TO THE WORLD  1'59"  JOY.BAT
7.  S. CLAUS IS COMING TO TOWN 2'34"
8.  O TANNENBAUN 1'57" TANNEN.BAT
9.  IN NOTTE PLACIDA 3'00"   PLACIDA.BAT
10.  OH LITTLE TOWN OF BETLEHEM 2'34" TOWN.BAT
11.  CHILDHOOD IS A MEDAL  3'10"
12.  RUDOLPH THE RED NOSED 2'12"
13.  O BAMBINO MIO DIVINO 2'05" BABY.BAT
14.  SIAM PASTORI E PASTORELLE  2'35"  PASTORI.BAT
15.   BLUE CHRISTMAS 1'59"
16.  STILLE NACHT, HEILIGE NACH  4'09"  STILLE.BAT

Dalla compilation ho scelto le tracce: 1, 6, 8, 9, 10, 13, 14, 16 ed ho creato un batch file per ognuna di esse (vedi colonna a destra nella tabella).

Prendiamo come esempio la traccia 6 (vedi file joy.bat).

Essa dura 1'59" --> 1 * 60 + 59 = 119 --> 120 --> 120 : 4 = 30

Infatti nelle istruzioni wsec ho messo il parametro 30 (aspetta 30 secondi).

In questa maniera riesco a completare un intero ciclo giorno-notte in 4 intervalli di uguale durata e termino proprio quando il brano viene completato.

Gli altri file sono stati scritti con il medesimo criterio.

Comunque potete liberare la vostra fantasia creando dei programmi piu' complessi.

L'ultimo esempio simula un evento ambientale e quindi viene mostrato come usare la scheda audio per generare dei rumori ambientali.

A proposito di rumori potete prelevare questa collezione di rumori ambientali e versi di animali.

Il programma sound.exe e' in grado di riprodurre solo file audio con l'estensione .wav.

Se siete in possesso di un file audio con estensione diversa, potete convertirlo usando il programma shareware sox7dos.
 

AVVERTENZE

Se volete che il programma parta automaticamente all'accensione del computer, inserire in fondo al file "autoexec.bat" una riga che chiama il file batch principale.

La scheda audio da utilizzare deve essere una sound blaster compatibile a 16 bit e devono essere abilitate le variabili ambientali BLASTER.

Il cdrom puo' essere qualsiasi purche' collegato al driver MSCDEX e deve inoltre essere visto dal DOS come driver "D:"

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KIT - SCATOLA DI MONTAGGIO

Chi avesse difficolta' a reperire il materiale sono disponibili pochi esemplari di scatole di montaggio.

La scatola di montaggio contiene:





Per info come  prenotare il kit inviare una email a: salvitti.geo@yahoo.com



Per coloro che avessero difficolta' ad assemblare il tutto, su richiesta e' possibile ricevere la centralina gia' assemblata e testata.






Per info come  prenotare la centralina completa inviare una email a: salvitti.geo@yahoo.com

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CD ROM

E' disponibile il nuovo CD ROM completo di:





Per info come ricevere a casa il CD-ROM inviare una email a: salvitti.geo@yahoo.com

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BUON DIVERTIMENTO!