Toque 'Parabéns pra Você' com Polifonia de 3 Vias no Arduino Nano – Demo de Melodia Infinita com Sincronização de Luzes

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1× Arduino Nano R3

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Arduino IDE

Sobre o Projeto

Toque o tema "Parabéns pra Você" em polifonia no Arduino Nano com três buzzers em uma única mini protoboard.

Primeiro - Demonstração

Conecte este dispositivo em qualquer fonte de alimentação USB (não apenas um computador) e ele tocará a melodia "Parabéns pra Você" indefinidamente... quase... até você enjoar completamente =]

A propósito, as luzes piscam em sincronia com cada mudança de nota em um canal/buzzer correspondente.

Esquemáticos

A ideia era fazer um dispositivo super compacto com (quase) nenhuma solda.

Consegui encaixar tudo o que era necessário em uma protoboard minúscula assim:

Toque Parabéns pra Você com Polifonia de 3 Vias no Arduino Nano – Demo de Melodia Infinita com Sincronização de Luzes

Os furos são interconectados dentro da protoboard desta forma:

O truque aqui é que a placa Arduino Nano encaixa em tal protoboard PERFEITAMENTE, permitindo-nos conectar componentes adicionais em ambos os lados da protoboard.

Desculpem, pessoal... sou preguiçoso demais para desenhar diagramas aqui, mas este caso é TÃO simples que tenho certeza que estes close-ups serão mais que suficientes para descobrir tudo =]

Como podem ver, estou usando uma placa Arduino Nano v3.0 da Gravitech, mas qualquer similar serve. Os buzzers e LEDs aqui são MUITO comuns. Não precisam corresponder a parâmetros especiais.

Os resistores aqui são de 100 Ohm... embora o "padrão" comum para proteção contra sobrecarga de LED seja 220 Ohm... mas quem liga... ¯\_(ツ)_/¯

A única coisa que provavelmente não é tão óbvia nestas fotos é que os pinos dos buzzers são inseridos na protoboard desta forma:

Note também que o central é maior que os outros - isso porque este é usado para o canal de música "baixo" ☝🏻

... só brincando! ^__^ Todos eles chiados como um coro de ratos loucos sem diferença em suas capacidades sonoras =]

Então você pode usar três buzzers idênticos se quiser, sem problemas, no entanto terá que colocá-los em posições ligeiramente diferentes na protoboard e também alterar os números dos pinos de saída no código do programa de acordo com a nova posição dos buzzers.

Também note outro pequeno "hack" aqui... afinal estamos no Hackster ou não? =] Estou usando vários pinos I/O do Arduino aqui como pinos de terra para buzzers e LEDs 😱😱. Sim... isso mesmo. Na verdade, se você definir um estado "LOW" para qualquer pino I/O do Arduino no seu programa, então você pode usar esses pinos exatamente da mesma forma que usa os pinos GND padrão nas placas Arduino. Legal, né? ;)

Sobre o Programa...

O código completo do sketch da Arduino IDE é fornecido abaixo. No entanto, você terá que instalar uma biblioteca adicional "Tone" para poder compilar o sketch, que pode ser baixada aqui:

Biblioteca Tone no Dropbox

(se aparecer uma janela pop-up com uma "proposta" de registro, apenas feche com o botão "x" no canto)

A maneira mais fácil de instalar esta biblioteca é: no menu principal da Arduino IDE escolha Sketch → Incluir Biblioteca → Adicionar Biblioteca .ZIP... e então selecione seu arquivo zip baixado... fácil ¯\_(ツ)_/¯

Esta biblioteca é necessária para realizar a geração simultânea de vários tons em um único controlador (ela usa alguns timers de hardware adicionais e interrupções de hardware "por baixo dos panos" para alcançar este objetivo). Simplificando, é uma espécie de "multitarefa caipira" em um único núcleo de processador sem nenhum SO =]

A propósito, aqui está o autor da biblioteca (valeu, cara! =] ):

Perfil do Bhagman

... e a página do GitHub da biblioteca:

Tone no GitHub

AVISO 🙂 :
Francamente falando, meu código de programa aqui é bastante volumoso e difícil de ler. Isso se deve principalmente à necessidade de "malabarismo" com três threads de melodia "independentes" simultaneamente a partir de apenas um fluxo de comandos linear. Pensei seriamente em refatorar o código depois para separar as melodias umas das outras e poder usá-lo no futuro para tocar músicas diferentes... mas provavelmente não vou =]

Boa sorte. Qualquer feedback é apreciado.

Obrigado por ler até o fim =]

Código

Happy_birthday Arduino

Não esqueça de instalar a biblioteca Tone!!

#include <Tone.h>
Tone solo;
Tone bass;
Tone rythm;
const int t = 600; // duração de semínima
const int tt = t*2;
const int t14 = round(t*1/4);
const int t24 = round(t*2/4);
const int t34 = round(t*3/4);
const int bassLedPin = 15; // pino de sinal do LED do baixo (aka A1)
const int rythmLedPin = 17; // pino de sinal do LED do ritmo (aka A3)
const int soloLedPin = 19; // pino de sinal do LED do solo (aka A5)

void wait(Tone t) {
  while (t.isPlaying()) { }
}

int bassLedState = LOW;
void switchBassLed() {
  if (bassLedState == LOW) bassLedState = HIGH;
  else bassLedState = LOW;
  digitalWrite(bassLedPin, bassLedState);
}

int rythmLedState = LOW;
void switchRythmLed() {
  if (rythmLedState == LOW) rythmLedState = HIGH;
  else rythmLedState = LOW;
  digitalWrite(rythmLedPin, rythmLedState);
}

int soloLedState = LOW;
void switchSoloLed() {
  if (soloLedState == LOW) soloLedState = HIGH;
  else soloLedState = LOW;
  digitalWrite(soloLedPin, soloLedState);
}

void setup(void) {
  pinMode(14, OUTPUT); // pino terra do LED (aka A0)
  pinMode(16, OUTPUT); // pino terra do LED (aka A2)
  pinMode(18, OUTPUT); // pino terra do LED (aka A4)
  pinMode(bassLedPin, OUTPUT); // pino de sinal do LED do baixo
  pinMode(rythmLedPin, OUTPUT); // pino de sinal do LED do ritmo
  pinMode(soloLedPin, OUTPUT); // pino de sinal do LED do solo
  pinMode(2, OUTPUT); // pino terra do buzzer solo
  pinMode(9, OUTPUT); // pino terra do buzzer ritmo
  solo.begin(6); // pino de sinal do buzzer solo
  bass.begin(12); // pino de sinal do buzzer baixo
  rythm.begin(0); // pino de sinal do buzzer ritmo
  solo.play(NOTE_D4, t34);
  switchSoloLed();
  wait(solo);
  solo.play(NOTE_D4, t14);
  switchSoloLed();
  wait(solo);
}

void loop(void) {
  bass.play(NOTE_G3, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_G4, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_E4, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_B4, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_D5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_B3, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_G4, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_D4, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_B4, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_D5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_D4, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_G4, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_G4, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_B4, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_D5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_D4, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_D5, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_FS4, tt);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_FS5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_A5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_FS4, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_D5, t24);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_FS5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_A5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_A4, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_D5, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_D4, t34);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_FS5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_A5, t14);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_D4, t14);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_D4, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_D5, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_E4, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_FS5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_A5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_FS4, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_D5, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_D4, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_FS5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_A5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_A4, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_D5, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_A4, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_FS5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_A5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_G3, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_G4, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_G4, tt);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_B4, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_D5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_B3, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_G4, t24);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_B4, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_D5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_D4, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_G4, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_D4, t34);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_B4, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_D5, t14);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_D4, t14);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_G3, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_G4, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_D5, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_B4, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_D5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_B3, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_G4, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_B4, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_B4, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_D5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_D4, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_G4, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_G4, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_B4, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_D5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_C4, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_C5, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_FS4, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_E5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_G5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_E4, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_C5, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_E4, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_E5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_G5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_G4, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_C5, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_C5, t34);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_E5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_G5, t14);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_C5, t14);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_G3, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_G4, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_B4, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_B4, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_D5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_D3, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_G4, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_G4, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_B4, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_D5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_FS3, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_D5, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_A4, t);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_FS5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_A5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_G3, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_G4, t24);
  switchRythmLed();
  solo.play(NOTE_G4, tt);
  switchSoloLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_B4, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_D5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  bass.play(NOTE_B3, t);
  switchBassLed();
  rythm.play(NOTE_G4, t24);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_B4, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  rythm.play(NOTE_D5, t14);
  switchRythmLed();
  wait(rythm);
  solo.play(NOTE_D4, t34);
  switchSoloLed();
  wait(solo);
  solo.play(NOTE_D4, t14);
  switchSoloLed();
  wait(solo);
}

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