Groupe 3


Stephane, Corinne, Luc

Objectif : Réaliser un petit synthétiseur avec un Arduino et des légos (5 potards), identifier les différentes étapes pour le réaliser, prévoir les achats : une carte arduino, un breadboard, des jumpers, des résistances, des potentiomètres, pour réaliser cet objet avec les élèves.

Exemple du projet déjà réalisé :

Auduino, le synthétiseur Arduino
https://youtu.be/1LKmtJHSLF0
image auduino.png (0.4MB)


Ressources
Sur le forum Arduino : Faire un synthétiseur midi sous Arduino, vos conseils (03/2016)
Le synthétiseur Arduino : la Bibliothèque de ton - Arduino : Manipulation d’audio en temps réel -
How to Build an Arduino Speaker That Plays Music in Minutes!
Autre source : Play a Melody using the tone() function. This example shows how to use the tone command to generate notes. It plays a little melody you may have heard before.
Un outil pas cher pour calculer la valeur des résistances

Démarche
D'abord cabler les potentiometres et peut-être utiliser un condensateur en parallele du potar, mettre le condensateur sur le + et le - (le - est la ligne noire sur le condensateur)
sur la breadboard mettre des petits jumpers.
Pour le plan : https://code.google.com/archive/p/tinkerit/wikis/Auduino.wiki
image conectique.png (27.7kB)
Commencer par un potard et tester le code
Trouver le code en ligne : sources/téléchargez Download the code for this repo. https://code.google.com/archive/p/tinkerit/source/default/source et le mettre sur Arduino /compiler/ téléverser
Ne pas oublier la résistance, pour savoir quelle résistance, utiliser le disque d'Hélène.
Reproduire le même schéma pour chaque potard.
Pb peut-être dans le code?
On nous demande d'analyser la valeur du potard? mais on sait pas faire.
Faut-il rajouter des condensateurs? oui, on les laisse par défaut
Un code pour tester les potards. Tous nos potards fonctionnent!!
Pour rentrer une valeur en règle de 3, voir la fonction map arduino , exemple : val = map(val, 0, 1023, 0, 255);
Aide pour la syntaxte for loop (pour faire la boucle) sur Arduino

image 5D1A30FDAEEE4D1D9FC9EDFFE690DFAE.jpeg (1.3MB)

On reprend le code sur Arduino, vérifier les sorties, pas de led; pas oublier les ;

CODE
// Analog in 0: Grain 1 pitch
// Analog in 1: Grain 2 decay
// Analog in 2: Grain 1 decay
// Analog in 3: Grain 2 pitch
// Analog in 4: Grain repetition frequency
//
// Digital 3: Audio out (Digital 11 on ATmega8)
//
// Changelog:
// 19 Nov 2008: Added support for ATmega8 boards
// 21 Mar 2009: Added support for ATmega328 boards
// 7 Apr 2009: Fixed interrupt vector for ATmega328 boards
// 8 Apr 2009: Added support for ATmega1280 boards (Arduino Mega)

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>

uint16_t syncPhaseAcc;
uint16_t syncPhaseInc;
uint16_t grainPhaseAcc;
uint16_t grainPhaseInc;
uint16_t grainAmp;
uint8_t grainDecay;
uint16_t grain2PhaseAcc;
uint16_t grain2PhaseInc;
uint16_t grain2Amp;
uint8_t grain2Decay;

// Map Analogue channels
#define SYNC_CONTROL         (4)
#define GRAIN_FREQ_CONTROL   (0)
#define GRAIN_DECAY_CONTROL  (2)
#define GRAIN2_FREQ_CONTROL  (3)
#define GRAIN2_DECAY_CONTROL (1)


// Changing these will also requires rewriting audioOn()

#if defined(__AVR_ATmega8__)
//
// On old ATmega8 boards.
//    Output is on pin 11
//
#define LED_PIN       13
#define LED_PORT      PORTB
#define LED_BIT       5
#define PWM_PIN       11
#define PWM_VALUE     OCR2
#define PWM_INTERRUPT TIMER2_OVF_vect
#elif defined(__AVR_ATmega1280__)
//
// On the Arduino Mega
//    Output is on pin 3
//
#define LED_PIN       13
#define LED_PORT      PORTB
#define LED_BIT       7
#define PWM_PIN       3
#define PWM_VALUE     OCR3C
#define PWM_INTERRUPT TIMER3_OVF_vect
#else
//
// For modern ATmega168 and ATmega328 boards
//    Output is on pin 3
//
#define PWM_PIN       3
#define PWM_VALUE     OCR2B
#define LED_PIN       13
#define LED_PORT      PORTB
#define LED_BIT       5
#define PWM_INTERRUPT TIMER2_OVF_vect
#endif

// Smooth logarithmic mapping
//
uint16_t antilogTable[] = {
  64830,64132,63441,62757,62081,61413,60751,60097,59449,58809,58176,57549,56929,56316,55709,55109,
  54515,53928,53347,52773,52204,51642,51085,50535,49991,49452,48920,48393,47871,47356,46846,46341,
  45842,45348,44859,44376,43898,43425,42958,42495,42037,41584,41136,40693,40255,39821,39392,38968,
  38548,38133,37722,37316,36914,36516,36123,35734,35349,34968,34591,34219,33850,33486,33125,32768
};
uint16_t mapPhaseInc(uint16_t input) {
  return (antilogTable[input & 0x3f]) >> (input >> 6);
}

// Stepped chromatic mapping
//
uint16_t midiTable[] = {
  17,18,19,20,22,23,24,26,27,29,31,32,34,36,38,41,43,46,48,51,54,58,61,65,69,73,
  77,82,86,92,97,103,109,115,122,129,137,145,154,163,173,183,194,206,218,231,
  244,259,274,291,308,326,346,366,388,411,435,461,489,518,549,581,616,652,691,
  732,776,822,871,923,978,1036,1097,1163,1232,1305,1383,1465,1552,1644,1742,
  1845,1955,2071,2195,2325,2463,2610,2765,2930,3104,3288,3484,3691,3910,4143,
  4389,4650,4927,5220,5530,5859,6207,6577,6968,7382,7821,8286,8779,9301,9854,
  10440,11060,11718,12415,13153,13935,14764,15642,16572,17557,18601,19708,20879,
  22121,23436,24830,26306
};
uint16_t mapMidi(uint16_t input) {
  return (midiTable[(1023-input) >> 3]);
}

// Stepped Pentatonic mapping
//
uint16_t pentatonicTable[54] = {
  0,19,22,26,29,32,38,43,51,58,65,77,86,103,115,129,154,173,206,231,259,308,346,
  411,461,518,616,691,822,923,1036,1232,1383,1644,1845,2071,2463,2765,3288,
  3691,4143,4927,5530,6577,7382,8286,9854,11060,13153,14764,16572,19708,22121,26306
};

uint16_t mapPentatonic(uint16_t input) {
  uint8_t value = (1023-input) / (1024/53);
  return (pentatonicTable[value]);
}


void audioOn() {
#if defined(__AVR_ATmega8__)
  // ATmega8 has different registers
  TCCR2 = _BV(WGM20) | _BV(COM21) | _BV(CS20);
  TIMSK = _BV(TOIE2);
#elif defined(__AVR_ATmega1280__)
  TCCR3A = _BV(COM3C1) | _BV(WGM30);
  TCCR3B = _BV(CS30);
  TIMSK3 = _BV(TOIE3);
#else
  // Set up PWM to 31.25kHz, phase accurate
  TCCR2A = _BV(COM2B1) | _BV(WGM20);
  TCCR2B = _BV(CS20);
  TIMSK2 = _BV(TOIE2);
#endif
}


void setup() {
  pinMode(PWM_PIN,OUTPUT);
  audioOn();
  pinMode(LED_PIN,OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // The loop is pretty simple - it just updates the parameters for the oscillators.
  //
  // Avoid using any functions that make extensive use of interrupts, or turn interrupts off.
  // They will cause clicks and poops in the audio.
  
  // Smooth frequency mapping
  //syncPhaseInc = mapPhaseInc(analogRead(SYNC_CONTROL)) / 4;
  
  // Stepped mapping to MIDI notes: C, Db, D, Eb, E, F...
  //syncPhaseInc = mapMidi(analogRead(SYNC_CONTROL));
  
  // Stepped pentatonic mapping: D, E, G, A, B
  syncPhaseInc = mapPentatonic(analogRead(SYNC_CONTROL));

  grainPhaseInc  = mapPhaseInc(analogRead(GRAIN_FREQ_CONTROL)) / 2;
  grainDecay     = analogRead(GRAIN_DECAY_CONTROL) / 8;
  grain2PhaseInc = mapPhaseInc(analogRead(GRAIN2_FREQ_CONTROL)) / 2;
  grain2Decay    = analogRead(GRAIN2_DECAY_CONTROL) / 4;
  
  Serial.print(F("SyncPhaseInc : "));
  Serial.println(syncPhaseInc);
  Serial.print(F("grainPhaseInc : "));
  Serial.println(grainPhaseInc);
  Serial.print(F("grainDecay : "));
  Serial.println(grainDecay);
  Serial.print(F("grain2PhaseInc : "));
  Serial.println(grain2PhaseInc);
  Serial.print(F("grain2Decay : "));
  Serial.println(grain2Decay);
  Serial.println();
  Serial.println();
  delay(500);
  
  
}

SIGNAL(PWM_INTERRUPT)
{
  uint8_t value;
  uint16_t output;

  syncPhaseAcc += syncPhaseInc;
  if (syncPhaseAcc < syncPhaseInc) {
    // Time to start the next grain
    grainPhaseAcc = 0;
    grainAmp = 0x7fff;
    grain2PhaseAcc = 0;
    grain2Amp = 0x7fff;
    LED_PORT ^= 1 << LED_BIT; // Faster than using digitalWrite
  }
  
  // Increment the phase of the grain oscillators
  grainPhaseAcc += grainPhaseInc;
  grain2PhaseAcc += grain2PhaseInc;

  // Convert phase into a triangle wave
  value = (grainPhaseAcc >> 7) & 0xff;
  if (grainPhaseAcc & 0x8000) value = ~value;
  // Multiply by current grain amplitude to get sample
  output = value * (grainAmp >> 8);

  // Repeat for second grain
  value = (grain2PhaseAcc >> 7) & 0xff;
  if (grain2PhaseAcc & 0x8000) value = ~value;
  output += value * (grain2Amp >> 8);

  // Make the grain amplitudes decay by a factor every sample (exponential decay)
  grainAmp -= (grainAmp >> 8) * grainDecay;
  grain2Amp -= (grain2Amp >> 8) * grain2Decay;

  // Scale output to the available range, clipping if necessary
  output >>= 9;
  if (output > 255) output = 255;

  // Output to PWM (this is faster than using analogWrite)  
  PWM_VALUE = output;
}


Autre code pour...
int speakerOut = 8;               
byte names[] = {'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'a', 'b', 'C'}; 
int tones[] = {1915, 1700, 1519, 1432, 1275, 1136, 1014, 956};
byte melody[] = "2d2a1f2c2d2a2d2c2f2d2a2c2d2a1f2c2d2a2a2g2p8p8p8p";

int count = 0;
int count2 = 0;
int count3 = 0;
int MAX_COUNT = 24;

void setup() {
  // iterate over the notes of the melody:
  
  pinMode(A0, INPUT);
  pinMode(A1, INPUT);
  
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int value = analogRead(A0);
  int index = map(value, 0, 675, 0, 10);
  
  int duration = analogRead(A1);
  analogWrite(speakerOut, 0);  
  
      
  analogWrite(speakerOut,1000);
  delayMicroseconds(tones[index]);


Code pour les notes
#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

// notes in the melody:
int melody[] = {
  NOTE_C4, NOTE_G3, NOTE_G3, NOTE_A3, NOTE_G3, NOTE_D7, NOTE_B3, NOTE_C4, NOTE_DS6,NOTE_C8
};

void setup() {
  // iterate over the notes of the melody:
  
  pinMode(A0, INPUT);

  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int value = analogRead(A0);
  int index = map(value, 0, 675, 0, 10);
  Serial.println(index);
  tone(8, melody[index], noteDuration);
  
}

Mais ça marche pas. On reteste sur un autre board un potar. Florestan relit le code, insère des modifications, mais ne marche toujours pas.
Il manquait le raccordement au +, le volt !!!
On rajoute un buzzer qu'on relie aux - et au pin 8
En fonction du potentiomètre je veux bouger sur des notes.
En travaillant sur le code, on est arrivé à faire fonctionner le 1er potard
Projet pas possible avec Tone (c'est juste pour faire un bip)
Le code Auduino est beaucoup pus compliqué, n'est pas juste un son modulé

Séance : prévoir un ordinateur, des bafles, le matériel, de la place, et sur plusieurs séquences. Intérêt de tatonner, d'avancer en faisant des erreurs pour reprendre la tâche. Aller voir des vidéos, des documents en ligne, c'est vraiment avancer en bidouillant!

Freins: manque de connaissance en électricité et en connaissance de code. Demande des connaissances en musique ou en électro acoustique, tonalité, notes,..pour définir les actions dans le code.

Leviers: travail en groupe avec des compétences complémentaires, échanger sur nos façons de voir ou de comprendre; travail à plusieurs mains.

Compétences : recherche d'information, travail en équipe, compréhension d'un schéma électrique
, informatique, électronique, code informatique.

Générez des sons : une séquence super détaillée et assez compréhensible pour apprendre à produire des sons avec votre Arduino (bruitages et mélodies) ; cours d'Open classrooms