Sprache oder Sound per Mikrocontroller/Taste ausgeben

Mit Hilfe dieses kleinen Moduls lassen sich sehr einfach Sprachanweisungen, Musik oder andere Geräusche ausgeben. Die Ansteuerung erfolgt wahlweise über einen Mikrocontroller, Controllerboard oder per Tasten. Das Modul bietet eine sehr gute Ausgabequalität und kann direkt mit einem Lautsprecher verbunden werden.

Das Modul ersetzt optimal das frühere Roboternetz-Projekt RN-Speak. Im Gegensatz zu RN-Speak werden bei diesem Modul die Sprachdateien ganz einfach auf einer Mikro SD-Karte gespeichert und in das Modul eingesteckt. Bis zu 512 Dateien dürfen auf einer maximal 1GB Speicherkarte abgelegt werden. Einzelne Dateien können wahlweise Wörter, Sätze oder ganze Musiktitel sein.

Die Ansteuerung des Modules erfolgt ganz einfach über nur 3 beliebige Datenports! Ganz gezielt können beliebige Dateien in beliebiger Folge ausgesprochen werden. Es ist noch nicht mal ein Verstärker notwendig, an das Modul kann direkt ein Lautsprecher angeschlossen werden, was für Zimmerlautstärke gewöhnlich ausreicht.

Die Möglichkeiten dieses Modules sind vielseitig, zum Beispiel die Ansage von Uhrzeit, Messwerten, Warnungen, Sirenen-Geräusche usw.

Die Features des WTV020 Moduls

Bis zu 512 Dateien können ausgegeben werden
einfache Ansteuerung über Tasten und Mikrocontroller
nur 3 Ports werden zur Ansteuerung belegt (Daten,ClK,Busy)
Ansteuerung über Tasten ebenfalls möglich (PREV/NEXT/PLAY)
geringster Strombedarf (Standby 3uA)
Spannung 2,7 bis 3,3V
unterstützt bis zu 1GB MikroSD-Karten
hohe Wiedergabequalität 16-Bit PWM Output
unterstützt Ad4- und WAV-Format was viele gängige Audio-Freeware Programme erzeugen können.
MP3 Formate können über Freeware auch leicht konvertiert werden!
Sampling Rate 6 khz bis 36 khz im AD4 Format
Sampling Rate 6 khz bis 16khz im WAV-Format

Pinbelegung und Ansteuerung des WTV020 Moduls

Die Pinbelegung ist in der oberen Abbildung zu sehen. Die roten Pin´s sind immer anzuschließen, das ist zunächst die Betriebsspannung von ca. 3,3V und ein 0,5 bis 4 Watt Lautsprecher mit 8 Ohm.

Die blau gekennzeichneten Pin´s werden mit einem Controllerboard bzw. Mikrocontroller verbunden. Über den Pin DATEN und CLK erfolgt die Ansteuerung, dies müssen also Ausgabeports sein. Der Pin BUSY sollte auf einen Eingabeport, er signalisiert wenn das Modul eine Sounddatei fertig ausgegeben hat.

Die Ansteuerung erfolgt eigentlich einfach indem die Nummer der Sounddatei (Name der Sounddatei) als 16 Bit Wert seriell an den DATEN-Pin übertragen wird. Bei jedem CLK-Signal quasi ein PIN.
Wie es genau funktioniert ist dem Beispielprogramm zu entnehmen! Natürlich wird alles auch noch ganz ausführlich in der englischen Originalanleitung (siehe unten unter Download) beschrieben, jedoch reicht diese Kurzanleitung in der Praxis durchaus aus.

Dateiformat der Mikro SD-Karte

Damit das Soundmodul korrekt funktioniert, muss die Mikro SD-Karte im normalen FAT-Format formatiert werden. Dies kann ganz einfach unter Windows erfolgen.
Zudem sollte die SD-Karte nicht größer als 1GB sein. Das ist der einzige Harken an dem Modul! Vom Speicherplatz ist das zwar mehr als genug, das Problem ist nur das die 1 GB Speicherkarten im handel schwierig zu bekommen sind. Manchmal hilft aber Ebay!

Weiterhin müssen die Dateien einen eindeutigen Dateinamen, der aus vier Ziffern besteht,besitzen. Also zum Beispiel wie folgt:

0001.ad4
0002.ad4
0003.ad4
…
0490.ad4
0491.ad4

usw.

Das Modul kann wohl auch WAV-Dateien direkt verarbeiten wenn diese eine entsprechende Bitrate (6khz bis 16khz) besitzen. Getestet haben wir das Modul aber nur mit AD4-Dateien. Im Internet gibt es zahlreiche Konvertierungsprogramme oder Audioprogramme die normale WAV- oder MP3-Dateien in das AD4 Format konvertieren können. Schlagt also einfach mal in der Suchmaschine nach „AD4-Format“ nach.

Das AD4 Format hat den Vorteil das es viel kleinere Dateien erzeugt ohne das die Qualität darunter leidet.

Mikro SD-Karte einlegen

Achtet darauf das bei diesem Modul die Mikro SD-Karte nicht eingeschoben sondern eingelegt wird. Ihr müsst die obere Metallfläche des Sockels leicht nach unten schieben und könnt diesen dann nach oben klappen.

Danach Mikro SD-Karte einlegen und Deckel wieder runterklappen und durch leichtes verschieben nach oben verriegeln.

Übung macht den Meister!

Ansteuerung mit der Experimentierplatine RN-AVR Universal

In dem nachfolgenden Bildern seht ihr wie einfach sich dieses Modul an ein Controllerboard (hier das RN-AVR Universal Board) anschließen lässt. Das Bauanleitung für RN-AVR-Universal findet ihr hier.

WTV020 Sprachausgabe per Tastendruck oder mittels Mikrocontroller

Ansteuerung von WTV020 mit RN-AVR Universal

Bascom Beispielprogramm für RN-AVR Universal und WTV020

Ein Beispielprogramm sagt mehr als 1000 Worte. Hier seht ihr also wie einzelne Dateien über das Controllerboard ausgewählt und ausgegeben werden. Das Programm erklärt sich eigentlich von selbst. Es kann gut als Grundgerüst für eigene Programme genutzt werden.

'##############################################################
'wtv020_ansteuerung.bas
'
'Ein Testprogramm für die Universalplatine RN-AVR UNIVERSAL
'
'Das Programm zeigt wie man das Sprachausgabemodul wtv020 ansteuert
'und beliebige Sound Dateien abspielen kann
'
'https://www.mikrocontroller-elektronik.de/
'######################################################################

'Portbelegung bzw. Modulverbindung
'DATA PB1
'BUSY PB2
'CLK PB3
'RESET RESET
'GND GND
'3V 3V

Declare Sub Speakout(byval Song_nr As Word)
Declare Sub Warteaudio()

$programmer = 12 'MCS USB (Zeile weglassen wenn anderer Programmer)
$prog &HFF , &HFF , &HD9 , &HFE 'Fusebits richtig programmieren (Quarz ein,Jtag aus)

$regfile = "m644pdef.dat"
$framesize = 32
$swstack = 32
$hwstack = 64

$crystal = 8000000 'QuarzFrequenz
$baud = 9600
Baud = 9600


' ************ Hilfsfunktionen zur Kommunikation mit 
' Spachausgabemodul wtv020 (c) https://www.mikrocontroller-elektronik.de/ **************
' (nähere Infos im Datenblatt des Sprachausgabemoduls auf der

Dout Alias Portb.1
Clk Alias Portb.3
Config Dout = Output
Config Clk = Output
Config Pinb.2 = Input
Busy Alias Pinb.2

Dout = 0
Clk = 1
Wait 3

' ************ ************** ************ ************** 

Config Pind.6 = Output 'LED
Led1 Alias Portd.6

Led1 = 0 'ein
 Do
 Call Speakout(450) 'Sprachdatei 0450.ad4 wird abgespielt
 Warteaudio
 Call Speakout(451) 'Sprachdatei 0451.ad4 wird abgespielt
 Warteaudio
 Call Speakout(1) 'Sprachdatei 0001.ad4 wird abgespielt
 Warteaudio
 Call Speakout(2) 'Sprachdatei 0002.ad4 wird abgespielt
 Warteaudio
 Call Speakout(3) 'Sprachdatei 0003.ad4 wird abgespielt
 Warteaudio

 wait 15
 Loop


' ************ Hilfsfunktionen zur Kommunikation mit 
' Spachausgabemodul wtv020 (c) https://www.mikrocontroller-elektronik.de/ **************
' (nähere Infos im Datenblatt des Sprachausgabemoduls auf der

'Spielt die Datei mit der Songnummer als Dateiname

Sub Speakout(byval Song_nr As Word)
' Waitms 2 'Startimpulse
 Clk = 0
 Waitms 2
 Shiftout Dout , Clk , Song_nr , 1 , 16 , 200 'Liednummer übertragen
 Waitms 30
 Clk = 1
 Waitms 10
End Sub

'Wartet bis Audio Datei abgespielt wurde

Sub Warteaudio()
 Do
 Loop until Busy = 0
 Waitms 10
End Sub

Ansteuerung von WTV020 per Tasten oder per Kontakt

Wer es vorzieht das Soundmodul ohne Controllerboard zu nutzen, kann dieses auch einfach per Tasten ansteuern. Per Tastendruck lassen sich die Dateien nacheinander, sowohl vorwärts als auch rückwärts, abspielen. Das nachfolgende Schaltbild erläutert die Verschaltung:

Ein Video das Funktion von WTV020 demonstriert

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Hinweis: Das Modul WTV020 wird im Handel von zahlreichen Anbietern angeboten (siehe auch unter Bezugsquelle). Oft kommen die Module wohl aus China. Leider gibt es unter gleicher Bezeichnung manchmal auch Module die lediglich die Tasten-Ansteuerung erlauben und nicht per Mikrocontroller ansteuerbar sind. Am besten also stets vor dem Kauf beim Anbieter nachfragen ob auch Mikrocontroller und Tasten Ansteuerung möglich ist!