Riprodurre facilmente brani musicali con Arduino

Il progetto che andremo a descrivere in questo articolo vuole implementare in maniera molto semplice la musica attraverso la scheda Arduino e con un solo extra componente, l’altoparlante. Se volete familiarizzare con Arduino allora quest’articolo fa decisamente per Voi; potrete sicuramente imparare le basi della programmazione e diffondere la musica a vostro piacimento. Il progetto musicale in questione permette di aggiungere facilmente ulteriori brani musicali cambiando il codice Arduino, in questo articolo si è programmato il diffusore a suonare una canzone dal film malayalam 'Ennu Ninte Moideen'.

Il progetto

La scheda Arduino opportunamente programmata crea toni di frequenze diverse riprodotte attraverso l'altoparlante (o buzzer piezo) collegato al pin digital 3. La variazione della frequenza del tono con tempi corretti crea la musica desiderata (Figura 1).

Figura 1: Il collegamento Arduino con l'altoparlante

Figura 1: Il collegamento Arduino con l'altoparlante

Arduino è programmato per generare un segnale attraverso l’uscita del pin digitale 3 per poi essere inviato all'altoparlante. Nel codice scaricabile dal link sotto si troveranno diverse funzioni, in particolare tone().  Questa funzione genera un'onda quadra di frequenza opportuna (e duty cycle del 50%) su un pin. La durata può essere specificata, in caso contrario l'onda continua fino a quando non si verifica una chiamata alla funzione noTone (). La funzione può essere richiamata nel seguente modo: tone(pin, frequency), oppure tone (pin, frequenza, duration). La variabile pin identifica l’uscita di Arduino (pin 3 nel costro caso) da collegare all’altoparlante; la variabile frequency invece esprime in Hz la frequenza del tono, infine duration è la durata del tono in millisecondi (opzionale) - di tipo unsigned long.  Il codice utilizza un file di inclusione denominato pitches.h. Questo file contiene tutti i valori di frequenza per le note (tipiche) del tono da riprodurre. Ad esempio, NOTE_C4 è do4. NOTE_FS4 è FA diesis, e così via in accordo alle frequenze delle note musicali. Così, invece di scrivere la frequenza nella funzione tone (), non resta che scrivere il nome della nota. Il codice di seguito descrive l’elenco di tutte le note (nome e frequenza) contenute nel file pitches.h.

#define NOTE_B0  31
#define NOTE_C1  33
#define NOTE_CS1 35
#define NOTE_D1  37
#define NOTE_DS1 39
#define NOTE_E1  41
#define NOTE_F1  44
#define NOTE_FS1 46
#define NOTE_G1  49
#define NOTE_GS1 52
#define NOTE_A1  55
#define NOTE_AS1 58
#define NOTE_B1  62
#define NOTE_C2  65
#define NOTE_CS2 69
#define NOTE_D2  73
#define NOTE_DS2 78
#define NOTE_E2  82
#define NOTE_F2  87
#define NOTE_FS2 93
#define NOTE_G2  98
#define NOTE_GS2 104
#define NOTE_A2  110
#define NOTE_AS2 117
#define NOTE_B2  123
#define NOTE_C3  131
#define NOTE_CS3 139
#define NOTE_D3  147
#define NOTE_DS3 156
#define NOTE_E3  165
#define NOTE_F3  175
#define NOTE_FS3 185
#define NOTE_G3  196
#define NOTE_GS3 208
#define NOTE_A3  220
#define NOTE_AS3 233
#define NOTE_B3  247
#define NOTE_C4  262
#define NOTE_CS4 277
#define NOTE_D4  294
#define NOTE_DS4 311
#define NOTE_E4  330
#define NOTE_F4  349
#define NOTE_FS4 370
#define NOTE_G4  392
#define NOTE_GS4 415
#define NOTE_A4  440
#define NOTE_AS4 466
#define NOTE_B4  494
#define NOTE_C5  523
#define NOTE_CS5 554
#define NOTE_D5  587
#define NOTE_DS5 622
#define NOTE_E5  659
#define NOTE_F5  698
#define NOTE_FS5 740
#define NOTE_G5  784
#define NOTE_GS5 831
#define NOTE_A5  880
#define NOTE_AS5 932
#define NOTE_B5  988
#define NOTE_C6  1047
#define NOTE_CS6 1109
#define NOTE_D6  1175
#define NOTE_DS6 1245
#define NOTE_E6  1319
#define NOTE_F6  1397
#define NOTE_FS6 1480
#define NOTE_G6  1568
#define NOTE_GS6 1661
#define NOTE_A6  1760
#define NOTE_AS6 1865
#define NOTE_B6  1976
#define NOTE_C7  2093
#define NOTE_CS7 2217
#define NOTE_D7  2349
#define NOTE_DS7 2489
#define NOTE_E7  2637
#define NOTE_F7  2794
#define NOTE_FS7 2960
#define NOTE_G7  3136
#define NOTE_GS7 3322
#define NOTE_A7  3520
#define NOTE_AS7 3729
#define NOTE_B7  3951
#define NOTE_C8  4186
#define NOTE_CS8 4435
#define NOTE_D8  4699
#define NOTE_DS8 4978
#define END -1

All’interno del programma principale si possono trovare due array int: melody[] e noteDurations []. Il primo array contiene le note e la seconda matrice contiene le sue durate corrispondenti. E' simile alle suonerie scritte in vecchi telefoni cellulari Nokia. In questo caso 8 = quarte note 1/4, 4 = eight note 1/8, ecc. Il valore più alto corrisponde alle note di durata maggiore. La nota e la sua durata corrispondente quindi sono impostate rispettivamente nelle funzioni melody [] e noteDurations []. È possibile modificarle per creare qualsiasi canzone.

Configurazione

Inizialmente bisogna collegare un altoparlante o un buffer piezo all’Arduino con un cavo al pin Digital 3 e l'altro a terra (GND) del Arduino.  Un cicalino piezo non è come un altoparlante,  esso utilizza un materiale piezoelettrico che cambia forma quando si applica un segnale elettrico. Facendo aderire un disco piezoelettrico ad una piastra metallica sottile, e quindi applicando energia elettrica, possiamo piegare il metallo avanti e indietro, che a sua volta genera rumore. Il main principale relativamente alla funzione setup è il seguente:

int speed=90;  //higher value, slower notes
void setup() {

  Serial.begin(9600);
  for (int thisNote = 0; melody[thisNote]!=-1; thisNote++) {

    int noteDuration = speed*noteDurations[thisNote];
    tone(3, melody[thisNote],noteDuration*.95);
    Serial.println(melody[thisNote]);

    delay(noteDuration);

    noTone(3);
  }

La funzione è abbastanza semplice: un ciclo for che ripete la funzione tone(), ricalcolando ogni volta la variabile noteDuration ovvero la durata della nota e incrementando l'indice thisnote per individuare la prossima nota da riprodurre selezionata con la funzione melody[].

Conclusioni

Ci sono vari modi di rappresentare le note musicali nei programmi informatici. Il nostro obiettivo era quello di elaborare o adottare una notazione molto semplice da usare con Arduino. A questo punto non resta che decidere il tuo brano da riprodurre e modificare le funzioni melody[] e noteDuration[]. E' possibile anche rendere il programma più sofisticato facendo in modo di implementare un file di testo dove andremo a riportare le note e durata da eseguire, un programma Arduino dovrà successivamente leggere il file per riportare i corrispondenti dati nelle rispettive funzioni. E voi, quale musica vorreste riprodurre ?

Download

Il link per scaricare il codice Arduino

Bibliografia

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Una risposta

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 12 novembre 2016

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