Arduino: comporre "canzoni" con buzzer e un display

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Nel mondo di Arduino vi è data la possibilità di realizzare una miriade di progetti. In questo articolo vi sarà un tutorial su come comporre la colonna sonora dei “Pirati dei Caraibi” tramite l’ausilio di un buzzer passivo e inoltre sarà anche utilizzato un display LCD, sul quale saranno riportate le note riprodotte durante la composizione. Per capire e scoprire le potenzialità di un cicalino passivo e di un display LCD sono presenti rispettivamente tutorial che illustrano ciò (clicca qui per il tutorial per il display e clicca qui per il tutorial sul buzzer passivo).

Per la riuscita di questo progetto occorre utilizzare :

1x board di Arduino o schede compatibili
1x buzzer passivo
1x Un display LCD (In questo caso il display LCD1602)
1x Potenziometro (10k)
Breadboard (in questo caso è stata utilizzata la breadboard con 830 fori)
19x connettori M-M (connettori Maschio-Maschio)

Nella immagine sottostante è riportata il diagramma di collegamento:

In seguito è riportato lo sketch per l’utilizzo del display LCD su Arduino:

//in tale stringa vi è selezionato il pin 
// in cui il cicalino è collegato dal filo rosso
const int buzzer = 2; 

//con tale stringa possiamo regolare la 
//velocità con cui viene riprodotto l'audio
const float velocitasuono = 1.5; 

//la libreria per utilizzare a pieno 
//le potenzialità del display
#include <LiquidCrystal.h> 

//in tale stringa vi sono 
//selezionati i pin in cui il display LCD è collegato
LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12); 

// sono state definite le varia note, il valore 
//posto è la frequenza per cui si ottengono tali note. 
#define NOTE_DO4  262   
#define NOTE_RE4  294
#define NOTE_MI4  330
#define NOTE_FA4  349
#define NOTE_SOL4  392
#define NOTE_LA4  440
#define NOTE_SI4  494
#define NOTE_DO5  523
#define NOTE_RE5  587
#define NOTE_MI5  659
#define NOTE_FA5  698
#define NOTE_SOL5  784
#define NOTE_LA5  880
#define NOTE_SI5  988


//tramite l'ausilio del vettore noteusate, vi sarà 
//data la possibilità di far comparire sul display 
//le note riprodotte, nelle seguenti righe di codice 
//sarà più chiaro questo passaggio 
int noteusate[] = {       
   3, 5, 6, 6, 0, 
   6, 7, 1, 1, 0, 
   1, 2, 7, 7, 0,
   6, 5, 6, 0,
   
   3, 5, 6, 6, 0, 
   6, 7, 1, 1, 0, 
   1, 2, 7, 7, 0,
   6, 5, 6, 0,
   
   3, 5, 6, 6, 0, 
   6, 1, 2, 2, 0, 
   2, 3, 4, 4, 0,
   3, 2, 3, 6, 0,
   
   6, 7, 1, 1, 0, 
   2, 3, 6, 0, 
   6, 1, 7, 7, 0,
   1, 6, 7, 0,

   6, 6, 
   6, 7, 1, 1, 0, 
   1, 2, 7, 7, 0,
   6, 5, 6, 0,

   3, 5, 6, 6, 0, 
   6, 7, 1, 1, 0, 
   1, 2, 7, 7, 0,
   6, 5, 6, 0,
   
   3, 5, 6, 6, 0, 
   6, 1, 2, 2, 0, 
   2, 3, 4, 4, 0,
   3, 2, 3, 6, 0,
   
   6, 7, 1, 1, 0, 
   2, 3, 6, 0, 
   6, 1, 7, 7, 0,
   1, 6, 7, 0,

   3, 0, 0, 4, 0, 0,
   3, 3, 0, 5, 0, 3, 2, 0, 0,
   2, 0, 0, 1, 0, 0,
   7, 1, 0, 7, 0, 6,

   3, 0, 0, 4, 0, 0,
   3, 3, 0, 5, 0, 3, 2, 0, 0,
   2, 0, 0, 1, 0, 0,
   7, 1, 0, 7, 0, 6
};

//nel vettore note vi è lo spartito della colonna sonora dei pirati dei caraibi, 
//lo 0 (0 Hz) indica che in quel preciso momento non deve essere prodotto nessun suono. 
int note[] = {       
   NOTE_MI4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, NOTE_LA4, 0, 
   NOTE_LA4, NOTE_SI4, NOTE_DO5, NOTE_DO5, 0, 
   NOTE_DO5, NOTE_RE5, NOTE_SI4, NOTE_SI4, 0,
   NOTE_LA4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, 0,
   
   NOTE_MI4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, NOTE_LA4, 0, 
   NOTE_LA4, NOTE_SI4, NOTE_DO5, NOTE_DO5, 0, 
   NOTE_DO5, NOTE_RE5, NOTE_SI4, NOTE_SI4, 0,
   NOTE_LA4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, 0,
   
   NOTE_MI4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, NOTE_LA4, 0, 
   NOTE_LA4, NOTE_DO5, NOTE_RE5, NOTE_RE5, 0, 
   NOTE_RE5, NOTE_MI5, NOTE_FA5, NOTE_FA5, 0,
   NOTE_MI5, NOTE_RE5, NOTE_MI5, NOTE_LA4, 0,
   
   NOTE_LA4, NOTE_SI4, NOTE_DO5, NOTE_DO5, 0, 
   NOTE_RE5, NOTE_MI5, NOTE_LA4, 0, 
   NOTE_LA4, NOTE_DO5, NOTE_SI4, NOTE_SI4, 0,
   NOTE_DO5, NOTE_LA4, NOTE_SI4, 0,

   NOTE_LA4, NOTE_LA4, 
   NOTE_LA4, NOTE_SI4, NOTE_DO5, NOTE_DO5, 0, 
   NOTE_DO5, NOTE_RE5, NOTE_SI4, NOTE_SI4, 0,
   NOTE_LA4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, 0,

   NOTE_MI4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, NOTE_LA4, 0, 
   NOTE_LA4, NOTE_SI4, NOTE_DO5, NOTE_DO5, 0, 
   NOTE_DO5, NOTE_RE5, NOTE_SI4, NOTE_SI4, 0,
   NOTE_LA4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, 0,
   
   NOTE_MI4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, NOTE_LA4, 0, 
   NOTE_LA4, NOTE_DO5, NOTE_RE5, NOTE_RE5, 0, 
   NOTE_RE5, NOTE_MI5, NOTE_FA5, NOTE_FA5, 0,
   NOTE_MI5, NOTE_RE5, NOTE_MI5, NOTE_LA4, 0,
   
   NOTE_LA4, NOTE_SI4, NOTE_DO5, NOTE_DO5, 0, 
   NOTE_RE5, NOTE_MI5, NOTE_LA4, 0, 
   NOTE_LA4, NOTE_DO5, NOTE_SI4, NOTE_SI4, 0,
   NOTE_DO5, NOTE_LA4, NOTE_SI4, 0,

   NOTE_MI5, 0, 0, NOTE_FA5, 0, 0,
   NOTE_MI5, NOTE_MI5, 0, NOTE_SOL5, 0, NOTE_MI5, NOTE_RE5, 0, 0,
   NOTE_RE5, 0, 0, NOTE_DO5, 0, 0,
   NOTE_SI4, NOTE_DO5, 0, NOTE_SI4, 0, NOTE_LA4,

   NOTE_MI5, 0, 0, NOTE_FA5, 0, 0,
   NOTE_MI5, NOTE_MI5, 0, NOTE_SOL5, 0, NOTE_MI5, NOTE_RE5, 0, 0,
   NOTE_RE5, 0, 0, NOTE_DO5, 0, 0,
   NOTE_SI4, NOTE_DO5, 0, NOTE_SI4, 0, NOTE_LA4
};

//in tale vettore vi è l'intervallo di tempo per 
//cui ciascuna nota del vettore note[i] sarà prodotta.
int durata[] = {         
  125, 125, 250, 125, 125, 
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 375, 125, 
  
  125, 125, 250, 125, 125, 
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 375, 125, 
  
  125, 125, 250, 125, 125, 
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 125, 250, 125,

  125, 125, 250, 125, 125, 
  250, 125, 250, 125, 
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 375, 375,

  250, 125,
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 375, 125, 
  
  125, 125, 250, 125, 125, 
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 375, 125, 
  
  125, 125, 250, 125, 125, 
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 125, 250, 125,

  125, 125, 250, 125, 125, 
  250, 125, 250, 125, 
  125, 125, 250, 125, 125,
  125, 125, 375, 375,
  
  250, 125, 375, 250, 125, 375,
  125, 125, 125, 125, 125, 125, 125, 125, 375,
  250, 125, 375, 250, 125, 375,
  125, 125, 125, 125, 125, 500,

  250, 125, 375, 250, 125, 375,
  125, 125, 125, 125, 125, 125, 125, 125, 375,
  250, 125, 375, 250, 125, 375,
  125, 125, 125, 125, 125, 500
};



void setup() {
              
//con lcd.begin si inizializzano le 
//righe e colonne di cui è composto il display          
  lcd.begin(16,2);


//con lcd.print si fa comparire il messaggio sulla 
//prima riga del display "Nota Usata : "
  lcd.print("Nota Usata : ");



}



void loop() {
int i; 
String n;
  
 for (int i=0;i<203;i++){ 
//con il comando switch si attua una conversione dei valori interi (da 0 a 7) 
//posti all'interno del vettore, in stringhe (Che corrisponderanno alle note /
/utilizzate)
  switch (noteusate[i]){
    case 0:
    n = "   ";
    break;
    case 1:
    n = "DO ";
    break;
    case 2:
    n = "RE ";
    break;
    case 3:
    n = "MI ";
    break;
    case 4:
    n = "FA ";
    break;
    case 5:
    n = "SOL";
    break;
    case 6:
    n = "LA ";
    break;
    case 7:
    n = "SI ";
    break;
  
    
  }              
  int attesa = durata[i] * velocitasuono;


//tone è la funzione che permette di generare il suono
 //tramite il cicalino, vi sono tre parametri formali,
 //il primo parametro costituisce il pin in cui è collegato il cicalino,
 //il secondo parametro è costituito dal vettore note (lo spartito) 
//e dalle relative frequenze //il terzo parametro è costituito dal periodo durante
 //il quale verrà prodotto ciascun suono.
  tone(buzzer,note[i],attesa); 
  

//l'intervallo di tempo in cui vengono prodotte due 
//note (la nota posta a indice i, e poi la nota posta a indice i+1)      
  delay(attesa); 


//tale funzione imposta la posizione del cursore, perciò dove il prossimo testo apparirà (nel 
// nostro caso colonna 0 e riga 1). Colonne e righe iniziano la numerazione da 0 e non 
// da 1. in questo caso è stata è stata selezionata la seconda riga
  lcd.setCursor(0, 1); 


//fa comparire sulla seconda riga dello schermo la nota riprodotta
 //in quel preciso istante di tempo t 
  lcd.print(n);   
  }


 // delay(2000) costituisce l'intervallo di tempo per cui
 //una volta terminato il brano lo ricomincerà da capo
  delay (2000);

  }

100

101

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280

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282

283

284

285

286

287

//in tale stringa vi è selezionato il pin

// in cui il cicalino è collegato dal filo rosso

const int buzzer = 2;

//con tale stringa possiamo regolare la

//velocità con cui viene riprodotto l'audio

const float velocitasuono = 1.5;

//la libreria per utilizzare a pieno

//le potenzialità del display

#include <LiquidCrystal.h>

//in tale stringa vi sono

//selezionati i pin in cui il display LCD è collegato

LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12);

// sono state definite le varia note, il valore

//posto è la frequenza per cui si ottengono tali note.

#define NOTE_DO4 262

#define NOTE_RE4 294

#define NOTE_MI4 330

#define NOTE_FA4 349

#define NOTE_SOL4 392

#define NOTE_LA4 440

#define NOTE_SI4 494

#define NOTE_DO5 523

#define NOTE_RE5 587

#define NOTE_MI5 659

#define NOTE_FA5 698

#define NOTE_SOL5 784

#define NOTE_LA5 880

#define NOTE_SI5 988

//tramite l'ausilio del vettore noteusate, vi sarà

//data la possibilità di far comparire sul display

//le note riprodotte, nelle seguenti righe di codice

//sarà più chiaro questo passaggio

int noteusate[] = {

3, 5, 6, 6, 0,

6, 7, 1, 1, 0,

1, 2, 7, 7, 0,

6, 5, 6, 0,

3, 5, 6, 6, 0,

6, 7, 1, 1, 0,

1, 2, 7, 7, 0,

6, 5, 6, 0,

3, 5, 6, 6, 0,

6, 1, 2, 2, 0,

2, 3, 4, 4, 0,

3, 2, 3, 6, 0,

6, 7, 1, 1, 0,

2, 3, 6, 0,

6, 1, 7, 7, 0,

1, 6, 7, 0,

6, 6,

6, 7, 1, 1, 0,

1, 2, 7, 7, 0,

6, 5, 6, 0,

3, 5, 6, 6, 0,

6, 7, 1, 1, 0,

1, 2, 7, 7, 0,

6, 5, 6, 0,

3, 5, 6, 6, 0,

6, 1, 2, 2, 0,

2, 3, 4, 4, 0,

3, 2, 3, 6, 0,

6, 7, 1, 1, 0,

2, 3, 6, 0,

6, 1, 7, 7, 0,

1, 6, 7, 0,

3, 0, 0, 4, 0, 0,

3, 3, 0, 5, 0, 3, 2, 0, 0,

2, 0, 0, 1, 0, 0,

7, 1, 0, 7, 0, 6,

3, 0, 0, 4, 0, 0,

3, 3, 0, 5, 0, 3, 2, 0, 0,

2, 0, 0, 1, 0, 0,

7, 1, 0, 7, 0, 6

};

//nel vettore note vi è lo spartito della colonna sonora dei pirati dei caraibi,

//lo 0 (0 Hz) indica che in quel preciso momento non deve essere prodotto nessun suono.

int note[] = {

NOTE_MI4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, NOTE_LA4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_SI4, NOTE_DO5, NOTE_DO5, 0,

NOTE_DO5, NOTE_RE5, NOTE_SI4, NOTE_SI4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, 0,

NOTE_MI4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, NOTE_LA4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_SI4, NOTE_DO5, NOTE_DO5, 0,

NOTE_DO5, NOTE_RE5, NOTE_SI4, NOTE_SI4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, 0,

NOTE_MI4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, NOTE_LA4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_DO5, NOTE_RE5, NOTE_RE5, 0,

NOTE_RE5, NOTE_MI5, NOTE_FA5, NOTE_FA5, 0,

NOTE_MI5, NOTE_RE5, NOTE_MI5, NOTE_LA4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_SI4, NOTE_DO5, NOTE_DO5, 0,

NOTE_RE5, NOTE_MI5, NOTE_LA4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_DO5, NOTE_SI4, NOTE_SI4, 0,

NOTE_DO5, NOTE_LA4, NOTE_SI4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_LA4,

NOTE_LA4, NOTE_SI4, NOTE_DO5, NOTE_DO5, 0,

NOTE_DO5, NOTE_RE5, NOTE_SI4, NOTE_SI4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, 0,

NOTE_MI4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, NOTE_LA4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_SI4, NOTE_DO5, NOTE_DO5, 0,

NOTE_DO5, NOTE_RE5, NOTE_SI4, NOTE_SI4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, 0,

NOTE_MI4, NOTE_SOL4, NOTE_LA4, NOTE_LA4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_DO5, NOTE_RE5, NOTE_RE5, 0,

NOTE_RE5, NOTE_MI5, NOTE_FA5, NOTE_FA5, 0,

NOTE_MI5, NOTE_RE5, NOTE_MI5, NOTE_LA4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_SI4, NOTE_DO5, NOTE_DO5, 0,

NOTE_RE5, NOTE_MI5, NOTE_LA4, 0,

NOTE_LA4, NOTE_DO5, NOTE_SI4, NOTE_SI4, 0,

NOTE_DO5, NOTE_LA4, NOTE_SI4, 0,

NOTE_MI5, 0, 0, NOTE_FA5, 0, 0,

NOTE_MI5, NOTE_MI5, 0, NOTE_SOL5, 0, NOTE_MI5, NOTE_RE5, 0, 0,

NOTE_RE5, 0, 0, NOTE_DO5, 0, 0,

NOTE_SI4, NOTE_DO5, 0, NOTE_SI4, 0, NOTE_LA4,

NOTE_MI5, 0, 0, NOTE_FA5, 0, 0,

NOTE_MI5, NOTE_MI5, 0, NOTE_SOL5, 0, NOTE_MI5, NOTE_RE5, 0, 0,

NOTE_RE5, 0, 0, NOTE_DO5, 0, 0,

NOTE_SI4, NOTE_DO5, 0, NOTE_SI4, 0, NOTE_LA4

};

//in tale vettore vi è l'intervallo di tempo per

//cui ciascuna nota del vettore note[i] sarà prodotta.

int durata[] = {

125, 125, 250, 125, 125,

125, 125, 375, 125,

125, 125, 250, 125, 125,

125, 125, 375, 125,

125, 125, 250, 125, 125,

125, 125, 125, 250, 125,

125, 125, 250, 125, 125,

250, 125, 250, 125,

125, 125, 250, 125, 125,

125, 125, 375, 375,

250, 125,

125, 125, 250, 125, 125,

125, 125, 375, 125,

125, 125, 250, 125, 125,

125, 125, 375, 125,

125, 125, 250, 125, 125,

125, 125, 125, 250, 125,

125, 125, 250, 125, 125,

250, 125, 250, 125,

125, 125, 250, 125, 125,

125, 125, 375, 375,

250, 125, 375, 250, 125, 375,

125, 125, 125, 125, 125, 125, 125, 125, 375,

250, 125, 375, 250, 125, 375,

125, 125, 125, 125, 125, 500,

250, 125, 375, 250, 125, 375,

125, 125, 125, 125, 125, 125, 125, 125, 375,

250, 125, 375, 250, 125, 375,

125, 125, 125, 125, 125, 500

};

void setup() {

//con lcd.begin si inizializzano le

//righe e colonne di cui è composto il display

lcd.begin(16,2);

//con lcd.print si fa comparire il messaggio sulla

//prima riga del display "Nota Usata : "

lcd.print("Nota Usata : ");

}

void loop() {

int i;

String n;

for (int i=0;i<203;i++){

//con il comando switch si attua una conversione dei valori interi (da 0 a 7)

//posti all'interno del vettore, in stringhe (Che corrisponderanno alle note /

/utilizzate)

switch (noteusate[i]){

case 0:

n = " ";

break;

case 1:

n = "DO ";

break;

case 2:

n = "RE ";

break;

case 3:

n = "MI ";

break;

case 4:

n = "FA ";

break;

case 5:

n = "SOL";

break;

case 6:

n = "LA ";

break;

case 7:

n = "SI ";

break;

}

int attesa = durata[i] * velocitasuono;

//tone è la funzione che permette di generare il suono

//tramite il cicalino, vi sono tre parametri formali,

//il primo parametro costituisce il pin in cui è collegato il cicalino,

//il secondo parametro è costituito dal vettore note (lo spartito)

//e dalle relative frequenze //il terzo parametro è costituito dal periodo durante

//il quale verrà prodotto ciascun suono.

tone(buzzer,note[i],attesa);

//l'intervallo di tempo in cui vengono prodotte due

//note (la nota posta a indice i, e poi la nota posta a indice i+1)

delay(attesa);

//tale funzione imposta la posizione del cursore, perciò dove il prossimo testo apparirà (nel

// nostro caso colonna 0 e riga 1). Colonne e righe iniziano la numerazione da 0 e non

// da 1. in questo caso è stata è stata selezionata la seconda riga

lcd.setCursor(0, 1);

//fa comparire sulla seconda riga dello schermo la nota riprodotta

//in quel preciso istante di tempo t

lcd.print(n);

}

// delay(2000) costituisce l'intervallo di tempo per cui

//una volta terminato il brano lo ricomincerà da capo

delay (2000);

}

Una piccola nota riguardo il programma: per far comparire le note riprodotte in quel preciso istante di tempo bastava creare un vettore di tipo “string” e inserire all’interno di questo vettore il nome delle note utilizzate. Il ragionamento è giustissimo ma vi sono degli inghippi a livello “pratico”. La memoria massima che può essere utilizzata per la creazione di un programma in Arduino è 2048 byte. Chi programma in C/C++ o qualsiasi altro tipo di linguaggio non ha problemi di questo tipo, poiché almeno in C++ la memoria massima utilizzabile (quella stack) è di 4 MB, nel caso si utilizzassero variabili, vettori e matrici “statiche” e non dinamiche. Ma coloro i quali programmano con Arduino.ide devono possedere l’accortezza di creare programmi “snelli” e poco “pesanti” a livello di memoria. Le stringhe “consumano” molta memoria, e per ovviare a questo ostacolo si può utilizzare il comando di “Swicth case statement”.

Link utili:

Elegoo Super Starter Kit

Arduino UNO R3

Display retroilluminato16x2

Breadboard

Simone Candido

Simone Candido è un ragazzo appassionato del mondo tech nella sua totalità. Simone ama immedesimarsi in nuove esperienze, la sua filosofia si basa sulla irrefrenabile voglia di ampliare a 360° le sue conoscenze abbracciando tutti i campi del sapere, in quanto ritiene che il sapere umano sia il connubio perfetto tra cultura umanistica e scientifica.