Главная chevron_right Уроки chevron_right Встроенные примеры chevron_right Цифровые примеры chevron_right Простая клавиатура с функцией tone()
Начальный уровень

Простая клавиатура с функцией tone()

Делаем трёхкнопочную музыкальную клавиатуру на датчиках силы (FSR) и пьезодинамике с помощью функции tone().

В этом уроке разберём, как использовать функцию tone() для воспроизведения разных нот в зависимости от того, какой датчик нажат. Получится миниатюрная клавиатура из трёх клавиш — без кнопок, только давление пальцем.

Необходимые компоненты

  • Динамик 8 Ом
  • 3 резистора-датчика силы (FSR)
  • 3 резистора 10 кОм
  • 1 резистор 100 Ом
  • Провода для монтажа
  • Макетная плата

Схема подключения

Подключите один вывод динамика к цифровому пину 8 через резистор 100 Ом, второй вывод — к GND. Резистор защищает пин от перегрузки по току.

Три FSRs (или любых других аналоговых датчика) запитайте от 5V параллельно. Каждый датчик подключите к аналоговым пинам A0–A2. На каждой линии установите подтягивающий резистор 10 кОм к GND — он формирует делитель напряжения, благодаря которому Arduino считывает изменение сопротивления датчика как изменение напряжения.

Принципиальная схема

Как это работает

FSR (Force Sensing Resistor) — это резистор, сопротивление которого уменьшается при нажатии. В покое его сопротивление велико, напряжение на аналоговом входе близко к нулю. При нажатии сопротивление падает, напряжение растёт. Arduino читает это значение через analogRead() и сравнивает с порогом. Если порог превышен — воспроизводится нота, соответствующая этому датчику.

Каждому датчику в скетче сопоставлена своя нота из массива. Функция tone() генерирует прямоугольный сигнал нужной частоты на пине динамика.

Код

Скетч читает три аналоговых датчика. Каждый датчик соответствует одному элементу в массиве нот. Если показание датчика превышает заданный порог — играет соответствующая нота.

Основной скетч:

Скетч использует дополнительный файл pitches.h. В нём хранятся частоты всех стандартных нот. Например, NOTE_C4 — это нота до первой октавы (middle C), NOTE_FS4 — фа-диез, и так далее. Таблица нот изначально написана Бреттом Хагманом (Brett Hagman), на работе которого основана функция tone(). Этот файл удобно использовать в любом проекте, где нужно воспроизводить музыкальные ноты.

Чтобы создать файл pitches.h, нажмите на кнопку под иконкой монитора порта и выберите «New Tab» (или используйте сочетание Ctrl+Shift+N). Назовите вкладку pitches.h и вставьте в неё следующий код:

/*************************************************

 * Публичные константы

 *************************************************/

#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

Практические замечания

  • Порог срабатывания. Значение порога подбирается экспериментально. Если клавиатура реагирует на лёгкое касание или, наоборот, требует сильного нажатия — откройте монитор порта, добавьте вывод analogRead() и посмотрите реальные значения.
  • Несколько нот одновременно. Функция tone() работает только с одним пином за раз. Если нажать два датчика одновременно, сыграет нота того датчика, который проверяется последним в условии. Для полифонии потребуется другой подход.
  • Качество звука. Пьезодинамик или небольшой 8-омный динамик дадут разный результат. Пьезо звучит тише и резче, обычный динамик — немного мягче.
  • Дребезг аналогового сигнала. FSR могут давать нестабильные показания на границе порога. Если нота «заикается», немного увеличьте порог или добавьте небольшую задержку после noTone().

Типичные ошибки

  • Забыли файл pitches.h — скетч не скомпилируется, ошибка «not declared in this scope» для констант нот.
  • Перепутали порядок выводов FSR — датчик не реагирует или показывает максимум даже без нажатия.
  • Отсутствует резистор 100 Ом перед динамиком — пин может быть повреждён при коротком замыкании обмотки динамика.
  • Подтягивающий резистор подключён к 5V вместо GND — делитель работает в обратную сторону, нажатие уменьшает показание.

Как проверить результат

  1. Загрузите скетч.
  2. Нажмите поочерёдно на каждый FSR — должны звучать три разные ноты.
  3. Если звука нет, проверьте подключение динамика и наличие файла pitches.h.
  4. Если нота играет без нажатия — снизьте порог или проверьте подключение резисторов 10 кОм.

Подробнее

Больше базовых уроков можно найти в разделе built-in examples.

Также рекомендуем изучить language reference — подробный справочник по языку программирования Arduino.

Последнее обновление: 2015/08/11, SM