Урок 8. Мерзкое пианино


В этом эксперименте мы создаем маленькую клавиатуру, на которой можно сыграть несколько нот.

Список деталей для эксперимента

Для дополнительного задания

  • еще 2 кнопки
  • еще 2 резистора номиналом 10 кОм
  • еще 2 провода

Принципиальная схема

Урок 8. Мерзкое пианино. Принципиальная схема

Схема на макетке

Урок 8. Мерзкое пианино. Схема на макетке

Обратите внимание

  • Ножки тактовой кнопки, расположенные с одной стороны, разомкнуты, когда кнопка не нажата. Ножки, расположенные друг напротив друга на противоположных сторонах макетки находятся на одной «рельсе». Воспользовавшись этим, мы можем расположить резистор с одной стороны макетки, а провод, подключаемый к порту Arduino, с другой стороны.
  • В данном эксперименте мы подключаем кнопки по схеме с подтягивающим резистором.
  • Для того, чтобы данный вариант программы работал, важно, чтобы кнопки были подключены к портам, находящимся рядом друг с другом, т.е. имеющим соседние номера.

Скетч

  1.     #define BUZZER_PIN    13 // пин с пищалкой (англ. «buzzer»)
  2.     #define FIRST_KEY_PIN 7  // первый пин с клавишей (англ. «key»)
  3.     #define KEY_COUNT     3  // общее количество клавиш
  4.  
  5.     void setup()
  6.     {
  7.       pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
  8.     }
  9.  
  10.     void loop()
  11.     {
  12.       // в цикле бежим по всем номерам кнопок от 0-го по 2-й
  13.       for (int i = 0; i < KEY_COUNT; ++i) {
  14.         // на основе номера кнопки вычисляем номер её пина
  15.         int keyPin = i + FIRST_KEY_PIN;
  16.  
  17.         // считываем значение с кнопки. Возможны всего 2 варианта:
  18.         //  * высокий сигнал, 5 вольт, истина — кнопка отпущена
  19.         //  * низкий сигнал, земля, ложь — кнопка зажата
  20.         boolean keyUp = digitalRead(keyPin);
  21.  
  22.         // проверяем условие «если не кнопка отпущена». Знак «!»
  23.         // перед булевой переменной означает отрицание, т.е. «не».
  24.         if (!keyUp) {
  25.           // рассчитываем высоту ноты в герцах в зависимости от
  26.           // клавиши, которую рассматриваем на данном этапе цикла.
  27.           // Мы получим значение 3500, 4000 или 4500
  28.           int frequency = 3500 + i * 500;
  29.  
  30.           // Заставляем пищалку пищать с нужной частотой в течение
  31.           // 20 миллисекунд. Если клавиша останется зажатой, пищалка
  32.           // вновь зазвучит при следующем проходе loop, а мы услышим
  33.           // непрерывный звук
  34.           tone(BUZZER_PIN, frequency, 20);
  35.         }
  36.       }
  37.     }

Пояснения к коду

  • Благодаря тому, что в начале программы мы определили FIRST_KEY_PIN и KEY_COUNT, мы можем подключать произвольное количество кнопок к любым идущим друг за другом цифровым пинам, и для корректировки программы нам не придется менять параметры цикла for. Изменить понадобится лишь эти константы:
  1. цикл в любом случае пробегает от 0 до KEY_COUNT;
  2. перед считыванием порта мы задаем смещение на номер первого используемого порта — FIRST_KEY_PIN.
  • Функция digitalRead(pin) возвращает состояние порта, номер которого передан ей параметром pin. Это может быть состояние HIGH или LOW. Или, выражаясь иначе: высокое напряжение или низкое, 1 или 0, true или false
  • Поскольку мы получаем с порта одно из двух состояний, мы сохраняем его в переменную уже знакомого нам типа boolean, и можем работать с ней как с логическим значением.
  • Мы используем логический оператор отрицания «не» !. Если keyUp имеет значение 0, выражение !keyUp будет иметь значение 1 и наоборот.
  • Поскольку мы собрали схему с подтягивающим резистором, при нажатии кнопки мы будем получать на соответствующем порте 0.
  • Действия, описанные в условном выражении if, выполняются, когда его условие имеет значение «истина» (единица). Поэтому для выполнения действия по нажатию, мы инвертируем сигнал с кнопки.

Вопросы для проверки себя

  • Почему мы не настраивали порты, к которым подключены кнопки, как INPUT, но устройство работает?
  • Каким образом мы избежали написания отдельного когда для чтения каждой кнопки?
  • Почему разные «ноты», издаваемые пищалкой, звучат с разной громкостью?
  • Для чего мы использовали оператор логического отрицания !?

Задания для самостоятельного решения

  • Сделайте так, чтобы наше пианино звучало в диапазоне от 2 кГц до 5 кГц.
  • Добавьте еще 2 кнопки и измените программу так, чтобы можно было извлечь 5 различных нот.
  • Подключите кнопки по схеме со стягивающим резистором и измените программу так, чтобы она продолжала работать.
Источник: 

wiki.amperka.ru