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Nell’universo dell’elettronica, spesso ci imbattiamo in progetti Arduino che sfoggiano uscite audio, ma che richiedono solitamente hardware aggiuntivo. Gli audio file occupano uno spazio di archiviazione considerevole, rendendo necessario l’utilizzo di dispositivi come un adattatore per schede SD. Poiché i segnali audio sono di natura analogica, è indispensabile un convertitore DAC (digital-to-analog converter) per ottenere una qualità elevata. In aggiunta, per rendere il segnale audio abbastanza potente da alimentare uno speaker, spesso si necessita di amplificatori. Tuttavia, Scott W. Harden ha scoperto il modo per far parlare un Arduino UNO Rev3 senza alcun hardware aggiuntivo, fatta eccezione per lo speaker.
In questa particolare situazione, l’Arduino è in grado di pronunciare ad alta voce qualsiasi numero, da zero a nove, attraverso lo speaker. Ciò è possibile poiché si tratta di parole molto brevi (la maggior parte è composta da una sola sillaba) e riconoscibili anche a una qualità audio molto bassa. Questa qualità audio non sarebbe adatta alla riproduzione musicale o al linguaggio generale, ma è sufficiente per una sequenza di numeri. Riducendo al minimo la qualità audio e creando clip brevi, Harden è riuscito a creare file audio sufficientemente piccoli da poter essere contenuti nella memoria flash da 32 KB del microcontrollore ATmega328 dell’UNO, con spazio sufficiente per il codice sorgente.
Harden ha iniziato con registrazioni MP3 normali dei numeri pronunciati. Successivamente, ha applicato una banda passante da 100 Hz a 2,5 kHz alle clip, campionandole a 5 kHz e convertendo le forme d’onda in valori a otto bit da memorizzare nella memoria di programma. L’Arduino può quindi riprodurre tali forme d’onda attraverso la modulazione di larghezza d’impulso (PWM). Un filtro passa basso, composto da un condensatore e una resistenza, aiuta a smussare l’uscita PWM trasformandola in una forma d’onda analogica più fedele. Un chip opzionale LM386 può amplificare l’uscita, ma Harden ha scoperto di poter alimentare direttamente uno speaker senza di esso.
