Au clair de la lune avec Arduino
Dans cet article, afin d’apprendre le pilotage d’un haut-parleur nous allons demander à Arduino de jouer la mélodie “Au clair de la lune”.
Le matériel nécessaire
Pour cette réalisation, vous avez besoin:
Concernant le haut-parleur 8 Ohm, il peut-être récupéré sur un vieil équipement électronique. Celui utilisé pour dans cet article provient d’un vieux PC et a l’avantage d’être déjà équipé de fils et d’un connecteur.
Vous pouvez également vous procurer un kit Haut-parleur déjà câblé et soudé sur la boutique: https://tropratik.fr/produit/kit-haut-parleur
Câblage du haut-parleur avec votre carte Arduino
Le câblage du haut-parleur est très simple, il suffit de:
- relier un de ses fils à la masse
- relier le deuxième fil à une résistance de 100Ω elle même reliée la sortie digitale 8 de l’Arduino.
Vous vous demandez sûrement: Pourquoi utilise-t-on une résistance de 100 ohms dans ce montage ? C’est tout simplement pour limiter le courant que devra fournir la sortie digitale de l’Arduino. En effet, si l’on étudie la fiche technique de l’Atmega328 qui est le microprocesseur utilisé par la carte Arduino UNO (datasheet), on peut-lire au paragraphe “26.1 Absolute Maximum Ratings” qu’une sortie digitale peut fournir au maximum 40 mA. Sans rentrer dans le détail du calcul de l’impédance du haut-parleur, on constate qu’avec une résistance de 100 ohm on est grosso modo sous le plafond requis.
Petite astuce: si vous n’avez pas de fer à souder et que votre haut-parleur n’a pas de fil soudé, vous pouvez utiliser du “bon vieux ruban adhésif” pour attacher l’extrémité des câbles de connexion à votre haut-parleur.
Code logiciel pour le pilotage du haut-parleur
Nous allons passer au programme permettant à Arduino de jouer la mélodie “Au clair de la lune”.
Premier programme
Tout d’abord, partons de l’ossature du code Arduino suivante:
// Fonction de démarrage, s'exécute une seule fois:
void setup()
{
}
// Fonction principale du programme, s'exécute en boucle:
void loop()
{
}
Arduino ne connait pas les notes de musique, il ne connait que les fréquences physiques des sons. Afin d’avoir un code logiciel plus compréhensible, nous commençons par nommer les fréquences des notes de musique de la 4ème octave en utilisant la directive de précompilation (l’instruction) “#define“. Ces fréquences des notes peuvent être trouvée sur https://fr.wikipedia.org.
Je vous recommande d’écrire ces directives de précompilation au tout début du code logiciel, au début du croquis. La première ligne démarrant par “//” est une ligne de commentaires non exécutée par le processeur. Les 7 lignes suivantes sont écrites en arrondissant les valeurs de fréquence.
// Définition des fréquences des notes de musiques de la 4ème octave #define OCTAVE_4_DO 523 #define OCTAVE_4_RE 587 #define OCTAVE_4_MI 659 #define OCTAVE_4_FA 698 #define OCTAVE_4_SOL 784 #define OCTAVE_4_LA 880 #define OCTAVE_4_SI 988
Dans cette mélodie, certaines notes durent plus longtemps que d’autres. Nous allons définir une base de temps à 300 millisecondes. Les notes de la mélodie seront jouées sur une durée multiple de cette base de temps: 1 pour les noires, 2 pour les blanches et 4 pour les rondes.
// Définition de la durée d'un temps en millisecondes #define DUREE_TEMPS 300
La fonction Arduino permettant de générer une note de musique sur un haut-parleur est la fonction “tone“.
Je vous propose de jouer l’introduction de la mélodie “Au clair de la lune” en boucle, et par conséquent d’inclure les fonctions d’appel au haut-parleur dans la fonction “loop“. Cette fonction prend 3 arguments en paramètre:
- le numéro de la sortie digitale reliée au haut parleur,
- la fréquence de la note
- et enfin la durée de cette note.
Attention la fonction “loop” n’est pas bloquante, c’est à dire qu’Arduino n’attend pas que la note soit finie de jouée pour exécuter l’instruction suivante du programme. C’est à nous de demander au microcontrôleur d’attendre avant de jouer la note suivante (en utilisant l’instruction “delay” par exemple).
Pour ceux qui comme moi n’ont pas de grande connaissances musicales, vous trouverez les notes de la mélodie “Au clair de la lune” et leur durées relatives sur le site http://www.letoutpetitconservatoire.com.
A partir de ces informations, vous êtes donc capable de rédiger les lignes de code correspondantes:
// Jeux des 11 premières notes de "Au clair de la lune"
tone(8, OCTAVE_4_DO, DUREE_TEMPS);
delay(DUREE_TEMPS);
tone(8, OCTAVE_4_DO, DUREE_TEMPS);
delay(DUREE_TEMPS);
tone(8, OCTAVE_4_DO, DUREE_TEMPS);
delay(DUREE_TEMPS);
tone(8, OCTAVE_4_RE, DUREE_TEMPS);
delay(DUREE_TEMPS);
tone(8, OCTAVE_4_MI, 2 * DUREE_TEMPS);
delay(2 * DUREE_TEMPS);
tone(8, OCTAVE_4_RE, 2 * DUREE_TEMPS);
delay(2 * DUREE_TEMPS);
tone(8, OCTAVE_4_DO, DUREE_TEMPS);
delay(DUREE_TEMPS);
tone(8, OCTAVE_4_MI, DUREE_TEMPS);
delay(DUREE_TEMPS);
tone(8, OCTAVE_4_RE, DUREE_TEMPS);
delay(DUREE_TEMPS);
tone(8, OCTAVE_4_RE, DUREE_TEMPS);
delay(DUREE_TEMPS);
tone(8, OCTAVE_4_DO, 4 * DUREE_TEMPS);
delay(4 * DUREE_TEMPS);
Cela fait un morceau de programme avec beaucoup de répétition, aussi nous allons factoriser le code logiciel. L’article n’est pas fini, rendez-vous (page 2).
Bonjour,
Merci pour cette explication fort bien documentée et détaillée d’ utilisation d’une mélodie d’attente.
Par ailleurs, la plus gracieuse à l’oreille parmi d’autres. Chapeau, pour une personne ne pratiquant pas la musique.
J’aimerais en faire usage sur un répondeur piloté par une carte nano, toutefois delay gênerait le bon déroulement d’autres fonctions simultanées synchronisées en millis.
Auriez-vous SVP l’amabilité de m’indiquer comment vous procéderiez en remplaçant delay par millis dans l’ensemble de votre code. Merci d’avance et encore bravo pour ce joli travail.
Pierre.
Bonsoir Pierre,
Pour dérouler d’autres fonctions simultanées synchronisées par l’utilisation de l’instruction « millis() », je remplacerais la fonction « JouerNote » par une fonction non-bloquant qui retournerait le temps à attendre avant de jouer la note suivante :
long DemarrerNote(unsigned int Octave_P, unsigned int NombreTemps_P)
{
// Lance l’émission de la note
tone(8, Octave_P, NombreTemps_P * DUREE_TEMPS);
// Retourne le délai à attendre avant de jouer la note suivante
return(NombreTemps_P * DUREE_TEMPS + PAUSE_FIN_NOTE);
}
Également, je stockerais les notes dans un tableau global afin de pouvoir les jouer successivement à l’aide d’un index parcourant ce tableau :
typedef struct
{
unsigned int Octave;
unsigned int NombreTemps;
} StrNote;
// Melodie à jouer
StrNote Melodie_G[] = {
{OCTAVE_4_DO, 1},
{OCTAVE_4_DO, 1},
{OCTAVE_4_DO, 1},
{OCTAVE_4_RE, 1},
{OCTAVE_4_MI, 2},
{OCTAVE_4_RE, 2},
{OCTAVE_4_DO, 1},
{OCTAVE_4_MI, 1},
{OCTAVE_4_RE, 1},
{OCTAVE_4_RE, 1},
{OCTAVE_4_DO, 4},
{0, 0}
};
Si par exemple on prend comme fonction simultanée l’envoi d’un maximum de caractère « . » sur l’interface série, le programme devient :
// Définition des fréquences des notes de musiques de la 4ème octave
#define OCTAVE_4_DO 523
#define OCTAVE_4_RE 587
#define OCTAVE_4_MI 659
#define OCTAVE_4_FA 698
#define OCTAVE_4_SOL 784
#define OCTAVE_4_LA 880
#define OCTAVE_4_SI 988
// Définition de la durée d’un temps en millisecondes
#define DUREE_TEMPS 300
// Définition de la pause de fin de note en millisecondes
#define PAUSE_FIN_NOTE 90
typedef struct
{
unsigned int Octave;
unsigned int NombreTemps;
} StrNote;
// Melodie à jouer
StrNote Melodie_G[] = {
{OCTAVE_4_DO, 1},
{OCTAVE_4_DO, 1},
{OCTAVE_4_DO, 1},
{OCTAVE_4_RE, 1},
{OCTAVE_4_MI, 2},
{OCTAVE_4_RE, 2},
{OCTAVE_4_DO, 1},
{OCTAVE_4_MI, 1},
{OCTAVE_4_RE, 1},
{OCTAVE_4_RE, 1},
{OCTAVE_4_DO, 4},
{0, 0}
};
unsigned int NoteCourante_G = 0;
unsigned long HeurePrecedente_L = 0;
unsigned long IntervalEntre2Note_L = 0;
// Fonction de démarrage, s’exécute une seule fois:
void setup()
{
Serial.begin(57600); // Ouverture du port série à 57600 bauds
}
// Fonction principale du programme, s’exécute en boucle:
void loop()
{
unsigned long HeureCourante_L = millis();
if(HeureCourante_L – HeurePrecedente_L > IntervalEntre2Note_L)
{
// Sauvegarde de l’heure du dernier démarrage de jeu de note
HeurePrecedente_L = HeureCourante_L;
// C’est le moment de lancer le jeu d’une note
IntervalEntre2Note_L = DemarrerNote(Melodie_G[NoteCourante_G].Octave,Melodie_G[NoteCourante_G].NombreTemps);
if(Melodie_G[NoteCourante_G+1].Octave!=0)
{
NoteCourante_G++; // On passe à la note suivante
}
else
{
NoteCourante_G=0; // C’était la dernière note de la mélodie, on recommence depuis le début
}
}
else
{
// On a le temps de faire autre chose comme d’envoyer plein de caractères sur le port série.
Serial.print(“.”);
delay(10);
}
}
long DemarrerNote(unsigned int Octave_P, unsigned int NombreTemps_P)
{
// Lance l’émission de la note
tone(8, Octave_P, NombreTemps_P * DUREE_TEMPS);
// Retourne le délai à attendre avant de jouer la note suivante
return(NombreTemps_P * DUREE_TEMPS + PAUSE_FIN_NOTE);
}
Voilà, j’espère que cette solution vous a aidé dans votre projet. 🙂
Merci Nico pour votre réponse si rapide et avec autant de détail.
j’apprécie énormément votre aide; notamment d’avoir composer un code complet.
Il me reste à le transcrire sur l’IDE Arduino et le tester , ce dont je ne doute pas.
Encore mille mercis Nico.
komen on brenche svépé ?
Bonjour orto … graphe ?
Le câblage du montage est décrit au chapitre suivant:
https://tropratik.fr/au-clair-de-la-lune-avec-arduino#Cablage-du-haut-parleur-avec-votre-carte-Arduino
Salut je voudrais savoir si il est possible d’ajouter un bouton pour jouer la mélodie quand on le souhaite, si possible veut tu bien me dire comment le brancher et introduire le bouton dans le code.
Merci,
Cordialement
On est en TP de physique et on y arrive pas, on pourrait avoir de l’aide svp ?
HELP
Je suis la pour t’aider si tu veux
bon courage au groupe 2 de la classe 2GT1
BISOU
merci