マスカットさんの音声告知クロックの製作記事をみて、真似して音声で時間を知らせる音声クロックを
作りました。
マスカットさんのコンセプトをベースに製作しました。この場を借りて感謝申し上げます。m(_ _)m
仕様・概要
CPU ATMEGA88P 内蔵RC発振器 4MHz(EEPROM書込時2MHz)、時計用ｸﾘｽﾀﾙ 32.768kHz(ﾀｲﾏ2非同期動作)
EEPROM atmel AT24C1024 1Mbit(128kByte) I2Cｲﾝﾀｰﾌｪｲｽ
書込は、RS232Cｲﾝﾀｰﾌｪｲｽ（秋月の AE-UM232R でPCと接続）
音声データ 8bit 8kHzｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ PCM（上記EEPROMに保存、一部CPUﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑﾒﾓﾘに保存）
D/A変換 ﾀｲﾏ0PWM 変調周波数 15,625Hz、音声逆ｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ周波数7812.5Hzの2倍（変調ノイズ低減策）
時計仕様 24時間制、毎正時に音声通知、ﾀｲﾏ2割込により6秒周期に時間カウント
アラーム 設定時刻に1分間（6秒間隔、10回）音声通知
操作ボタン SW1:音声通知・設定完了、SW2:時間調整・ｱﾗｰﾑon選択、SW3：分調整・ｱﾗｰﾑoff選択
電源単三×3 4.5V
消費電流 待機時 約3.5uA(ｽﾘｰﾌﾟ ﾊﾟﾜｰｾｰｳﾞﾓｰﾄﾞ、ﾀｲﾏ2のみ動作)
時刻計算時 数mA（6秒周期）
音声発生時 約85mA(音量VR中位)（時刻・アラーム調整時も同様）
製作に活用したソフト等
音声合成 AquesTalk 株式会社アクエスト
wavﾃﾞｰﾀ変換 YAMAHA Wave Editor
wavﾌｧｲﾙ編集 Binary Editor BZ ｃ．ｍｏｓ氏
RS232C制御ﾓｼﾞｭｰﾙ EasyComm 木下氏
回路図
音声データの作成
・音声データの作成は、フリーの音声合成ソフトAquesTalk（株式会社アクエスト）で作成しました。
・このソフトは、フリーですが結構よい性能の音声合成ソフトです。また、WAVﾌｧｲﾙに書き出せます。
・これを使い「０時」～「です。」までの語句を、連続したwavﾌｧｲﾙを作成しました。
語句と語句の間は、ﾊﾞｲﾅﾘﾌｧｲﾙを編集するとき区切りが判別しやすくするため無音部($80)が長くなるように無音
記号「、」を入れました。
・この 元データ （16ﾋﾞｯﾄ 8kHzｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ WAVﾌｫｰﾏｯﾄ）を、YAMAHA Wave Editorで振幅調整（ノーマライズ）して、
8ﾋﾞｯﾄwavﾌｧｲﾙに変換しました。
・次にそのwavﾌｧｲﾙを、Binary Editor BZを使ってPCMﾃﾞｰﾀ部分を切出し途中の無音部を削り、語句の区切り部を$FF
で埋め最終的な、 wavﾃﾞｰﾀ (PCM)としました。
◇ヘッダー部を削除
◇語句の終了部
EEPROMへのデータ読書(詳細)
・EEPROMは、I2C(TWI)ｲﾝﾀｰﾌｪｲｽでありAVRのTWI機能を利用してデータやり取りする。
AT24C1024へのやり取りは、書き込みはページライト（256byte）ルーチン、読み出しはシーケンシャルルーチン
を作成し、必要なデータ数を繰り返し方法で行う。
・EEPROMへの書込みは専用の書込器がないので、RS232CｲﾝﾀｰﾌｪｽでPCと接続し木下さんのEasyCommを活用したVBAの
通信ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑで行いました。
最近のPCにはRS232Cｲﾝﾀｰﾌｪｲｽがないため、USBを直接TTL(CMOS)レベルに変換できる AE-UM232Rを使用しました。
他の変換ケーブルとﾚﾍﾞﾙ変換回路ではエラーが発生しましたが、 AE-UM232RはEasyCommとの相性がよく問題なく
書込・読出ができました。（excel2007+XP or win7で動作確認）
VBA転送ソフト、AVR側書込ｿｰｽ、hexマクロを実行するとデータが転送されます、その後データを読み出し照合を行います。終わるまでに数分かかる
ので我慢づよく待ちまます。成功すれば「一致しました」と表示されます。
また、作成されたwav00.datと元のwav.datを比較して確認することもできます。
なお、後で追加した機能のアラーム「オン・オフ」のデータは、EEPROMに収まりきらなかったのでﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑﾒﾓﾘに置き
ました。
音声の発生
D/A変換の一般的な方法としてR-R2ラダー方式がありますが、部品点数を減らすこととPWM方式で試してみたいと思い、
双方の方式を比較確認し、PWM方式でも大差なく実現できるとわかったので、今回採用しました。
（R-R2方式とPWM方式を比較すると、正弦波を発生させると生の波形ではR-R2の方が断然きれいな波形ですが、スピーカ
接続して音にすると、変調ノイズ以外はほとんど差がありませんでした。）
EEPROM（一部ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑﾒﾓﾘ）の音声データ(8bit 8kHzｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ)を、ﾀｲﾏ0のPWM周期(15,625Hz)の１／２の周期(7812.5Hz)
で読出し、PWMのパルス幅(OCR0A)の設定値とすることでD/A変換を行います。データを読まない周期では前後の値の
中間値をパルス幅に設定します。
最初、PWM周期を7812.5Hzとしてデータデコード周期と同じにしましたが、PWM変調ノイズがかなり重畳しローパスフィル
タでは、除去できなかったので2倍の周期とし、ノイズをほとんど消すことができました。
スピーカドライブ回路は、トランジスタ一個を使った簡易な回路です。（かなり適当）
メインプログラム ソース hex eep(I2Cエラー保存用初期化データ)
・CPU速度は、ﾀｲﾏ0のPWM周期(15,625Hz)から逆算して4MHzとし、I2Cの転送速度は250kHzとした。
・常時は4MHz駆動のCPUをスリープのパワーセーブモードとし、タイマカウンタ２を32.768kHzのｸﾘｽﾀﾙで駆動し６秒周期で
割込処理をかけ、CPUを駆動させ時計を６秒づつ進める。
・毎正時には、音声通知を行う。
・アラーム設定時刻では、１分間（６秒周期、１０回）音声告知を行う。（停止機能なし）
・プログラムメモリのデータ部には、EEPROMのアドレス(ji_dat～alm_dat)があります。
17bitのアドレスを、2byteで表現するため少し工夫しています。
fx0_datの最後は、50分（ごじゅっぷん）のアドレスを示しており、 0x01f1の意味は
0x01f1 01は、romのhighｱﾄﾞﾚｽを指し
0x01f1 fは、romのlowｱﾄﾞﾚｽの上位4bitを指し下位は0000固定 (f0)
0x01f1 1は、デバイスアドレスに含まれるP0(17bit）を示す
よって、この例ではromアドレスの$101f0を表している。
・alm_on以降は、オン・オフのPCMデータになります。
・EEPROMとの通信で正常な状態符号ではないときは、エラーとして装置を停止しスリープ状態のままとなります。
この場合、エラーログ(直前の処理と状態符号)をCPUのEEPROMに保存するので、後で読出してエラーの状態を確認できます。
（初期化にはeepﾌｧｲﾙの書込が必要）
直前処理（コード：意味：正常な状態符号）
１：送信開始：＄０８（＄１０）、２：SLA+W：＄１８、３：SLA+R：＄４０、４：データ送信：＄２８
５：データ受信：＄５０、６：ラストデータ送信＄５８、１１：再送開始：＄１０
送信開始のステイタスは、本来＄０８のはずですが時々再送開始時のステイタス＄１０となり、停止してしまうことが
あるので＄１０も正常と判定するようにしました。
操作方法
・SW1押下で現在時刻を通知 「○○時△△分」 です。
SW2とSW3を同時押下で、ｱﾗｰﾑ・時刻修正モードとなる（時計は一旦停止）
注：修正モード中は音声発生ルーチン(PWM変調)が連続動作するため、消費電流が大きいのでなるべく短時間で行う
①ｱﾗｰﾑon/off選択
現在の設定を「オン」or「オフ」 (初期値)と発声
SW2/SW3で選択 その都度「オン/オフ」 と発声
SW1で設定完了 オンの場合②へ、オフの場合は③へ
②ｱﾗｰﾑ時刻調整
設定時刻「○○時△△分」 発声(初期値６時)
SW2で時間が、SW3で分が進む その都度「○○時△△分」 と発声
SW1で設定完了「アラーム オン ○○時△△分」 と発声
③現在時刻調整
現在時刻「○○時△△分」 発声
SW2で時間が、SW3で分が進む その都度「○○時△△分」 と発声
SW1で設定完了「○○時△△分です」 と発声（この時点で設定時刻の0秒から再スタート）
あとがき
・今回、IC2やEEPROMのｱｸｾｽ方法について理解を深めることができ自分なりに整理できました。（詳細）
・音声発声はPWMによるD/A変換で行いましたが、思ったよりいい音がでました。
音源は、音声合成ソフトで作成したのでイントネーションは若干おかしいところがありますが、逆に機械ぽい感じが出て
います。(^^;)