Тема проекту: ESP32 піаніно з фруктів.

Друзі, радий вас всіх сьогодні бачити знову. Хочу продемонструвати вам простий проект, який розвеселить будь-яку дитину і не залишить байдужим і інші вікові категорії. Адже людині завжди було цікаво відтворювати звуки за допомогою різних предметів. А що може бути веселіше, ніж музикування на фруктах або інший їжі.

Піаніно засноване на контролері ESP32 і його легендарних десяти ємнісних входах, про які було знято минуле відео з тестуванням їх можливостей. Його можна знайти на каналі. Так само тут Потестів роботу ESP32 з пасивним зумером, що теж буде всім корисно.

Підписатися на канал можна вже зараз та лайк теж доречний.

Рецепт фруктового піаніно

Розповідь про цей проект буде починатися як рецепт якогось екзотичного блюда. Нібито візьміть півтора кілограма синьої капусти, один грейпфрут, 300 г моркви і інші електропровідні фрукти або овочі. Загальна їх кількість повинна відповідати семи нотах. Ще буде потрібно пасивний зумер, для відтворення звуку. Так само візьміть щіпку ESP32, що еквівалентно 9 грамам. З'єднайте всі інгредієнти проводами топологією зірка, в центрі якої буде плата контролера ESP32, завантажте програму і покличте дітей на наладку і тестування.

Схема піаніно на ESP32

Схема виглядає наступним чином. Тут одна плата контролера ESP32. Вона обрана, тому що дозволяє організувати до десяти ємнісних сенсорних кнопок апаратно без додаткової обв'язки і звичайно без спеціалізованих мікросхем. Для відтворення звуку на схемі є 16-оммний зумер або англійською Buzzer. Сім контактних майданчиків - це все фрукти або овочі. Можна перейти з розгляду програми.

Скетч под Arduino IDE

Відкриваємо Arduino IDE 1.8.2. Зверху підключення спеціальної бібліотеки для роботи ESP32 з зумером.

Це найпростіша бібліотека, яка організовує подачу ШІМ сигналу на вихід контролера з частотою, згідно бажаної ноті.

#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

Ось список найменувань нот з бібліотеки, які ви можете задіяти в своїх скетчах.

А ось і сам скетч для контролера ESP32

/* http://geekmatic.in.ua/ */
#include <Tone32.h>

int threshold = 25;
byte touchdetected = 0;

#define BUZZER_PIN 25
#define BUZZER_CHANNEL 0

void gotTouch1(){
 touchdetected = 1;
}
void gotTouch2(){
 touchdetected = 2;
}
void gotTouch3(){
 touchdetected = 3;
}
void gotTouch4(){
 touchdetected = 4;
}
void gotTouch5(){
 touchdetected = 5;
}
void gotTouch6(){
 touchdetected = 6;
}
void gotTouch7(){
 touchdetected = 7;
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  delay(1000);
  touchAttachInterrupt(T0, gotTouch1, threshold);
  touchAttachInterrupt(T8, gotTouch2, threshold);
  touchAttachInterrupt(T3, gotTouch3, threshold);
  touchAttachInterrupt(T4, gotTouch4, threshold);
  touchAttachInterrupt(T5, gotTouch5, threshold);
  touchAttachInterrupt(T6, gotTouch6, threshold);
  touchAttachInterrupt(T7, gotTouch7, threshold);
}

void loop(){
  switch (touchdetected) {
    case 1:tone(BUZZER_PIN, NOTE_C4, 500, BUZZER_CHANNEL); noTone(BUZZER_PIN, BUZZER_CHANNEL); Serial.println("Touch 1 detected");
    break;
    case 2:tone(BUZZER_PIN, NOTE_D4, 500, BUZZER_CHANNEL); noTone(BUZZER_PIN, BUZZER_CHANNEL); Serial.println("Touch 2 detected");
    break;
    case 3:tone(BUZZER_PIN, NOTE_E4, 500, BUZZER_CHANNEL); noTone(BUZZER_PIN, BUZZER_CHANNEL); Serial.println("Touch 3 detected");
    break;
    case 4:tone(BUZZER_PIN, NOTE_F4, 500, BUZZER_CHANNEL); noTone(BUZZER_PIN, BUZZER_CHANNEL); Serial.println("Touch 4 detected");
    break;
    case 5:tone(BUZZER_PIN, NOTE_G4, 500, BUZZER_CHANNEL); noTone(BUZZER_PIN, BUZZER_CHANNEL); Serial.println("Touch 5 detected");
    break;
    case 6:tone(BUZZER_PIN, NOTE_A4, 500, BUZZER_CHANNEL); noTone(BUZZER_PIN, BUZZER_CHANNEL); Serial.println("Touch 6 detected");
    break;
    case 7:tone(BUZZER_PIN, NOTE_B4, 500, BUZZER_CHANNEL); noTone(BUZZER_PIN, BUZZER_CHANNEL); Serial.println("Touch 7 detected");
    break;
    default:
    break;
  }
  touchdetected = 0;
}

Мінлива threshold зберігає порогове значення для сенсорного входу, за яким контролер буде викликати переривання по торкання фрукта. Мінлива touchdetected буде зберігати номер активної ноти в кожен окремий відрізок часу. Значення нуль означає тиша. Далі йдуть константи: в першій зберігається номер Піна, до якого підключений базер, а в другій так званий канал ШІМ сигналу. Тут використовується нульовий канал. Детальніше про них можна почитати в туторіали на ШІМ сигнали у ESP32. Далі йдуть сім функцій, в яких призначається номер ноти. Вони запускаються переривань. У секції setup сім ініціалізацій переривань по сенсорним входів контролера. По одному переривання на кожен фрукт. У функціях, що активують переривання, перший аргумент - це номер ємнісного Піна. Сюди можна писати і номер GPIO з синтаксисом без букви Т. Другий аргумент - функція, запускаються кожен раз при спрацьовуванні переривання. Третій - це поріг чутливості сенсорного Піна. В основному циклі loop оператор switch case перевіряє наявність номера ноти в змінної touchdetected і, якщо її значення від одиниці до семи, то запускається звук відповідної ноти за допомогою функції tone з підключеної бібліотеки. Так само після закінчення 500мс функція noTone вимикає відтворення ноти і в монітор порту пишеться звіт про те, яке переривання активовано звук. Це зручно при налагодженні. За допомогою такого звіту я навіть з'ясував, що на зображенні терморегулятори плати ESP32 переплутані номери ємнісних входів 8 і 9. В кінці основного циклу програми номер ноти кожен раз обнуляється. І якщо говорити в сумі, при доторканні до фрукта, якщо значення на ємкісному вході менше порогового, контролер запускає переривання. У перериванні спрацьовує функція, що задає номер ноти. При наступному проході циклу loop, якщо змінна з номером ноти зберігає зведений номер, то на 25-й висновок генерується ШІМ сигнал з частотою потрібної ноти протягом 500 мс і в монітор порту пишеться діагностичне повідомлення. В кінці основного циклу програми номер ноти скидається в нуль.

Тепер можна завантажувати програму в контролер і запрошувати дітей грати на фруктовому піаніно.

Дякую за увагу! І до нових зустрічей!