7.2 Mini piano
Ovaj projekt pretvara četiri tipke i pasivni buzzer u mali piano. Svaka tipka dobiva svoju notu, a držanje pritisnutom svira tu notu dokle god tamo držiš prst.
Ništa ovdje nije novo. Tipke se čitaju točno kao u 2.1 Brojač pritisaka tipke, a buzzer se pobuđuje točno kao u 2.4 Piskanje buzzera. Projektom ga čini razmjer: četiri ulaza i jedan izlaz na breadboardu odjednom, i prvi sklop u ovom kitu koji koristi pinove na obje strane pločice.
U ovoj dokumentaciji naučit ćeš:
- Kako spojiti četiri tipke odjednom, svaku na svoj pin
- Kako spojiti dvije plave − vodilice u jednu dijeljenu masu
- Kako pisati vlastite male funkcije da petlja ostane čitljiva
- Zašto
eliflanac znači da se u jednom trenutku može svirati samo jedna nota
Potreban hardver:
- 1x Soldered NULA MINI pločica
- 1x Breadboard
- 4x Tipke
- 1x Pasivni buzzer
- 12x Jumper žice
- 1x USB-C kabel
Pin.PULL_UP. Ni za buzzer: pin se uvijek kreće samo između 0 V i 3.3 V, pa ga nema od čega štititi. Ako si vidio krug za piano nacrtan s četiri otpornika od 10 kΩ, to je drugačiji način spajanja tipki i nije ono što ova skripta očekuje.Spajanje komponenti
Ovaj sklop koristi pet pinova na pločici, i oni su razdijeljeni na obje njezine strane:
| Pin | Red | Strana | Što radi |
|---|---|---|---|
IO2 | 25 | f–j | Tipka 1, nota C4 |
IO3 | 26 | f–j | Tipka 2, nota D4 |
IO4 | 27 | f–j | Tipka 3, nota E4 |
IO5 | 28 | f–j | Tipka 4, nota F4 |
IO18 | 28 | a–e | Buzzer |
GND | 30 | f–j | Masa za sve |
IO5, jedna od tipki. Na a–e strani red 28 je IO18, buzzer. Sjede na suprotnim krajevima istog broja reda i nisu spojeni međusobno. Čitaj ime ispisano na pločici, nikada broj reda sam.Tijelo pločice prekriva srednje stupce, pa su uz nju slobodni samo stupac a na a–e strani i stupac j na f–j strani. Svaka žica koja dotiče pločicu ide zato u a… ili j… rupicu.
Prati osam koraka ispod. Svaka fotografija snimljena je s istog položaja, pa je možeš usporediti s prethodnom i vidjeti točno što se promijenilo.
1. Umetni NULA MINI pločicu na breadboard
Utisni pločicu u jedan kraj breadboarda tako da njezina dva reda pinova sjednu s obje strane središnjeg kanala, s čipom okrenutim prema dolje. Pritisni je ravnomjerno dok svi pinovi ne sjednu.
Na fotografijama koje slijede pločica zauzima redove 25 do 30.
2. Izvedi masu na plavu − vodilicu
Jedna kratka jumper žica iz j30 (red u kojem je GND) do plave − vodilice na f–j rubu.
3. Spoji dvije plave − vodilice međusobno
Tipke i buzzer masu će uzimati s a–e ruba, ali je GND izveden na f–j rubu. Zato se dvije plave − vodilice moraju spojiti u jednu.
Povuci jumper žicu s plave − vodilice na f–j rubu, oko dalekog kraja breadboarda, do plave − vodilice na a–e rubu. Postavi je blizu reda 1, dobro odmaknuto od svega drugoga.
4. Postavi četiri tipke
Utisni četiri tipke u sredinu breadboarda tako da svaka premosti središnji kanal, nekoliko redova dalje od pločice. Svaka tipka obuhvaća dva reda.
Na fotografijama sjede u redovima 18 i 20, 15 i 17, 12 i 14, te 9 i 11, najbliža pločici prva, tri reda razmaknute, što je ugodan razmak za četiri prsta.
5. Spoji svaku tipku na masu
Četiri kratke jumper žice, jedna po tipki, s a–e strane tipke do plave − vodilice na tom rubu. Na fotografiji su to redovi 20, 17, 14 i 11, viši red svakog para.
6. Spoji svaku tipku na svoj pin
Sada četiri signalne žice, sve na f–j strani. Svaka ide od pina pločice do nižeg reda para jedne tipke:
| Iz | U | Tipka | Nota |
|---|---|---|---|
j25 (IO2) | j18 | 1 | C4, 262 Hz |
j26 (IO3) | j15 | 2 | D4, 294 Hz |
j27 (IO4) | j12 | 3 | E4, 330 Hz |
j28 (IO5) | j9 | 4 | F4, 349 Hz |
Primijeti da četiri žice idu paralelno i nikada se ne križaju. IO2, pin najbliži tipkama, ide na najbližu tipku; IO5, najdalji pin, ide na najdalju tipku. Držanje tog redoslijeda je ono što tjera note da rastu kako ti se ruka odmiče od pločice, i vrijedi to dvaput provjeriti, jer sve četiri žice izgledaju jednako kada su unutra.
7. Postavi buzzer i spoji ga
Buzzer ide na a–e stranu, na daleki kraj breadboarda, s nožicama u dva susjedna reda, na fotografiji redovi 3 i 4.
Pogledaj vrh njegovog kućišta prije nego ga utisneš. Uz oznaku HWDZ nalazi se mali + unutar kružića, i nožica na toj strani kućišta je pozitivna. Ta nožica ide u red 4.
Zatim dvije žice:
- Iz a4, reda u kojem je + nožica, u a28, a to je
IO18. To je žica koja nosi pravokutni signal. - Iz a3, druge nožice buzzera, do plave − vodilice na istom rubu.
Krug je sada zatvoren: IO18 → buzzer → GND. Kućište od 12 mm skriva nožice kada je buzzer utisnut, pa ako spajanje moraš provjeriti kasnije, čitaj umjesto toga dvije jumper žice.
8. Spoji pločicu na računalo
Utisni USB-C kabel u pločicu. PWR LED-ica se upali čim pločica dobije struju.
IO18 na onoj s +.Kako četiri tipke dijele jedan buzzer
Čitanje tipke. Svaki od četiri pina stvoren je s Pin.IN i Pin.PULL_UP, što uključuje otpornik unutar čipa koji nježno veže pin na 3.3 V. Pin zato čita 1 dok je njegova tipka otpuštena, a posao tipke je samo spojiti taj pin na GND, što ga povuče na 0.
btn1 = Pin(BTN1, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
btn2 = Pin(BTN2, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
btn3 = Pin(BTN3, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
btn4 = Pin(BTN4, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
Pravljenje note. PWM prebacuje IO18 između 3.3 V i 0 V iznova. To je pravokutni signal. Broj prebacivanja u sekundi je frekvencija, a tvoje uho frekvenciju čita kao visinu tona. Četiri frekvencije, četiri note:
| Nota | Frekvencija (Hz) |
|---|---|
| C4 | 262 |
| D4 | 294 |
| E4 | 330 |
| F4 | 349 |
To su prve četiri note C-dur skale, počevši od C-a u sredini klavijature piana. Promijeni brojeve i mijenjaš štimanje. Nema ništa posebno u tim četirima vrijednostima, a potražiti frekvenciju bilo koje druge note dovoljno je da sagradiš vlastitu skalu.
Dvije male funkcije drže petlju čitljivom. Gdje Arduino skica ima gotove tone() i noTone(), MicroPython nema ni jednu, pa skripta definira vlastiti par:
def play_note(frequency):
buzzer.freq(frequency)
buzzer.duty_u16(SOUND_ON)
def stop_note():
buzzer.duty_u16(SOUND_OFF)
Obje su dugačke dvije linije, i nijedna ne radi ništa što nisi već vidio u 2.4 Piskanje buzzera. Ono što time dobivaš je petlja koja se čita kao odsviraj ovu notu, a ne kao dva PWM poziva ponovljena četiri puta.
def gotovo ništa ne košta a komad detalja pretvara u ime, a to je razlika između petlje koju možeš pročitati na prvi pogled i one koju moraš dešifrirati.Samo jedna nota u jednom trenutku. Četiri provjere spojene su u jedan lanac if / elif, pa se pločica zaustavi na prvoj tipki koju nađe pritisnutu i ostale nikada ne pogleda. Pritisni dvije tipke zajedno i čuješ samo onu koja dolazi ranije u lancu, a to je niža nota. Pravi piano svira akorde; ovaj ne može, a elif lanac je razlog.
Puštanje. Kada nijedna od četiri nije pritisnuta, lanac propada do svojeg else i poziva stop_note(). To je ono što notu čini da traje točno onoliko dugo koliko tipku držiš pritisnutom.
time.sleep_ms(50) na kraju petlje postavlja koliko često pločica gleda tipke: 20 puta u sekundi. To je ono što ta pauza stvarno radi, i gotovo možeš osjetiti: do 50 ms može proći između slijetanja tvog prsta i početka note, što brzom sviranju otupi rub.
Komentar u kodu to naziva debounceom, ali ta je ideja posuđena iz 2.2 Debounce tipke i ovdje se zapravo ne primjenjuje. Debounce je važan kada program broji pritiske ili nešto prebacuje na bridu, jer se tamo jedan bučan pritisak može zabilježiti kao dva. Ova petlja ne broji ništa i ne pamti ništa: u svakom prolazu jednostavno pita je li tipka pritisnuta upravo sada, i svira ili zaustavlja u skladu s tim. Nema pritiska koji bi pločica pročitala dvaput.
Kod
# PWM uključuje i isključuje pin vrlo brzo, a dovođenje toga u buzzer je ono što ga tjera da proizvede zvuk.
# Brzina prebacivanja je ono što čujemo kao visinu tona.
from machine import Pin, PWM
import time
# Ovo je varijabla kojoj predajemo broj pina na koji smo spojili buzzer.
# NULA pločica ima logiku imenovanja pinova ovako: IO18, gdje je 18 broj koji dajemo varijabli.
BUZZER_PIN = 18
# Ovo su varijable kojima predajemo brojeve pinova na koje smo spojili četiri TIPKE. Svaka
# tipka dobiva svoj pin, jer ih pločica mora moći razlikovati.
BTN1 = 2
BTN2 = 3
BTN3 = 4
BTN4 = 5
# Ovo su frekvencije četiri note, u hercima. Frekvencija je koliko se puta u sekundi buzzer pomakne
# naprijed i natrag, i to je ono što naše uho čuje kao visinu zvuka: što je broj veći, to je nota viša.
# Imena dolaze iz glazbene skale, gdje je C4 onaj C u sredini klavijature piana.
NOTE_C4 = 262
NOTE_D4 = 294
NOTE_E4 = 330
NOTE_F4 = 349
# Ovdje stvaramo naša četiri Pin objekta za tipke. Pin.IN govori pločici da ovi pinovi treba čitati vrijednost
# umjesto da je pišu, a Pin.PULL_UP uključuje otpornik unutar čipa koji svaki pin veže na 3.3V dok je
# njegova tipka otpuštena. To znači da pin čita visoko (1) kada mu je tipka gore i nisko (0) dok je pritisnuta.
btn1 = Pin(BTN1, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
btn2 = Pin(BTN2, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
btn3 = Pin(BTN3, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
btn4 = Pin(BTN4, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
# Ovdje stvaramo naš PWM objekt za buzzer. duty_u16() postavlja koji dio vremena pin ostaje uključen, kao
# broj od 0 (uvijek isključen) do 65535 (uvijek uključen). Polovica toga je ravnomjerno prebacivanje uključeno-isključeno koje
# buzzeru daje njegov najčišći ton.
buzzer = PWM(Pin(BUZZER_PIN))
SOUND_ON = 32768
SOUND_OFF = 0
# Počni s tihim buzzerom, da ne pravi buku prije nego je ijedna tipka pritisnuta.
buzzer.duty_u16(SOUND_OFF)
def play_note(frequency):
# Ovo je funkcija koju smo napisali sami. Pokreće notu i ostavlja je da svira.
# freq() postavlja koliko brzo pin prebacuje, što je visina tona, a duty_u16() zatim pokreće zvuk.
buzzer.freq(frequency)
buzzer.duty_u16(SOUND_ON)
def stop_note():
# Ova funkcija zaustavlja koji god zvuk je buzzer pravio, a to je ono što notu tjera da prestane onog trenutka kada
# pustiš tipku.
buzzer.duty_u16(SOUND_OFF)
while True:
# value() je funkcija koja čita vrijednost s pina, ili 1 (visoko) ili 0 (nisko). Zbog pull-up
# otpornika, pritisnuta tipka daje 0.
# Primijeti lanac "elif": pločica provjerava tipke po redu i zaustavlja se na prvoj koju nađe pritisnutu, pa
# pritisak dvije tipke odjednom svira samo notu koja dolazi prva u ovoj listi.
if btn1.value() == 0:
play_note(NOTE_C4)
elif btn2.value() == 0:
play_note(NOTE_D4)
elif btn3.value() == 0:
play_note(NOTE_E4)
elif btn4.value() == 0:
play_note(NOTE_F4)
else:
# Ako nijedna tipka nije pritisnuta, završimo ovdje, i buzzer utihne.
stop_note()
# time.sleep_ms() pauzira program za zadani broj milisekundi. Ova vrlo kratka pauza daje
# kontaktima tipke trenutak da se umire, što sprječava da se jedan pritisak pročita kao nekoliko.
time.sleep_ms(50)
Što bi trebao vidjeti
Pritisni Run. Ništa se ne događa dok ne pritisneš tipku. Buzzer je tih, i ništa se ne ispisuje, jer ova skripta nikada ne poziva print(). Jedini izlaz je zvuk.
Pritisni tipku najbližu pločici. Trebao bi čuti postojan ton koji traje točno onoliko dugo koliko je držiš, i prestaje onog trenutka kada je pustiš. Kreni prema vani i visina tona raste: C4, D4, E4, F4.
Stvari koje vrijedi probati kada radi:
- Drži dvije tipke odjednom. Zvuči samo niža od dvije, zbog
eliflanca. - Sviraj brzo. Kratka pauza u petlji znači da pločica tipke gleda samo 20 puta u sekundi, pa vrlo brzo sviranje djeluje malo tupo.
- Promijeni frekvenciju. Uredi jednu od
NOTE_vrijednosti, pokreni ponovno, i ta je tipka preštimana.
j30 do plave − vodilice, i žicu koja spaja dvije plave − vodilice. Bez te druge žice ništa na a–e rubu nije spojeno na masu, pa nijedna tipka ne može svoj pin povući u nisko stanje a buzzer nema povratni put. Jedna tipka tiha a ostale rade? Dvije žice te tipke vjerojatno su na istoj strani središnjeg kanala, ili su joj nožice sletjele u jedan red umjesto u dva.IO2 doseže tipku najbližu pločici a IO5 najdalju.Cijeli primjer
Pogledaj cijeli kod primjera na linku ispod:
7.2_Mini_piano.py
Projekt koji pravi jednostavan piano pomoću 4 tipke i pasivnog buzzera. Svaka tipka proizvodi svoju notu.