Músicas de Memes com Arduino
Visão geral
As músicas de memes estão por toda parte! Aposto que você já deve ter escutado pelo menos uma vez All Star ou O Meme do Caixão pela internet. Neste workshop para iniciantes, você estará construindo/programando um circuito Arduino que será capaz de tocar essas músicas!
Vamos usar o circuito interativo do Tinkercad, que é excelente; é como construir um circuito Arduino na vida real. Com a experiência que você ganhará ao construir este circuito online, recriá-lo com componentes físicos será tranquilinho!
O que você vai aprender
- Como ligar um circuito, levando em conta aterramento/potência/sinal
- Como programar na linguagem C do Arduino
O que você vai precisar
- Conhecimento extremamente básico de qualquer linguagem de programação, não precisa ser C do Arduino
- Conhecimento básico de notas musicais
Circuito final
- Aqui está o código/demo final: demo
Configuração
Vamos começar! Vá para o tinkercad e registre-se para criar uma conta no canto superior direito. Você deve então ser redirecionado para um painel de controle, no qual você poderá criar um novo diagrama de circuitos. Consulte o GIF abaixo se você estiver tendo problemas:
A Física da Música
A música, em termos gerais, pode ser descrita como som. Um som muito agradável e digno de dançar! Se tivéssemos que abstrair ainda mais o som, ele pode ser pensado como ondas que se parecem com isto:
Hora de aula de ciências básicas! As lombadas da onda são chamadas de cristas de onda, e as depressões são chamadas de vales. O comprimento de onda é a distância entre duas cristas adjacentes na onda. A parte importante, porém, é a frequência. Isto é quantas vezes um comprimento de onda passa por um ponto fixo em uma determinada quantidade de tempo - a frequência é medida em hertz.
Onde você quer chegar com isso, você pergunta? A frequência da onda está diretamente relacionada ao que você ouve! Quanto maior a frequência, maior a altura, e vice-versa. Isto forma a base para notas de música.
Isto é importante porque o Arduino não tem ideia do que é uma nota musical, e nem da campainha que estaremos programando. Para especificar qual nota queremos tocar, precisamos dar ao Arduino o valor em hertz. Por exemplo, a nota C4 é cerca de 261,6 hz! Para uma lista completa das notas e suas frequências, confira este link. Usaremos essa lista em breve para organizar a música do caixão.
Construindo o Circuito
Agora que temos uma nova janela de projeto aberta, você verá várias coisas:
Aqui está um resumo dos itens em cada retângulo, da esquerda para a direita:
Vermelho : o nome/título de seu projeto
Verde : algumas ações pertinentes aos dispositivos, tais como girar, apagar, desfazer/refazer, etc.
Azul : o botão para alternar entre a janela de código, botão de simulação e métodos para exportar/compartilhar
Amarelo: a janela de componentes com uma enorme variedade de dispositivos para usar
Agora, temos que fazer duas coisas para começarmos. Renomear o projeto clicando no nome no canto superior esquerdo, e arrastar um Arduino da barra de componentes à direita!
Também precisamos adicionar os componentes que estarão tocando nossa música. Em primeiro lugar -piezos! Piezo é a abreviação de Amplificador Piezoelétrico, um circuito oscilante que projeta uma onda sonora. Vá em frente, arraste dois piezos para a tela principal, junto com dois resistores. Se não conseguir encontrá-los, use a barra de busca.
Você deve ter isto até agora:
Como qualquer dispositivo elétrico, um circuito precisa ser completado para ativá-lo. No caso do piezo, ele precisa de um sinal (energia) e aterramento.
O terra sempre se conecta à porta terrestre (GND) do Arduino (ao lado do pino 13 no topo da placa), mas como o sinal é variável, ele pode ser conectado a qualquer um dos pinos digitais.
Não vou entrar em detalhes sobre pinos digitais e pinos analógicos, mas você pode definitivamente aprender mais aqui. Tudo o que você precisa saber para esta oficina é que os valores dos hertz inseridos no código serão enviados pelo pino de sinal para o piezo.
A seguir, precisamos configurar os resistores para o valor de resistência correto. Isto assegura que o sinal enviado aos piezos não exceda um certo limite. Clique nos dois resistores e altere os valores da resistência na caixa na parte superior direita como foi configurado abaixo:
Você pode ignorar o campo do nome, pois isso não é importante para o circuito, apenas para fins de rotulagem. Certifique-se de que o menu dropdown esteja ajustado para ohms (símbolo de resistência elétrica).
Chegou a hora de ligar o circuito! Ao clicar em uma porta no piezo, resistor ou Arduino, você deverá ser capaz de criar um fio. Conecte o circuito como abaixo:
Vamos rever os elementos deste circuito. No pino 6, o fio do sinal primeiro se conecta a um resistor, que se conecta a uma entrada de sinal de um piezo. A outra porta do piezo encaminha a eletricidade para a terra, completando o circuito. O mini-circuito é o mesmo para o pino 7! Não se deixe intimidar pela eletrônica, ela pode ser simplificada.
Viva! Você terminou a construção do circuito. Hora de tocar a música do meme!
Programação do Circuito
Lembra-se do botão de alternar para a janela de código no retângulo azul da foto anterior? Vá em frente e clique nele e mude do código de blocos para o código de texto. Como aqui:
Agora estamos prontos para começar a programação! Vá em frente e apague tudo na janela e digite o seguinte:
void setup() {
}
void loop() {
}
A função setup()
é executada apenas uma vez durante todo o tempo de execução: no início. Você pode pensar nela como a configuração do programa que está por vir.
A função loop()
é executada provavelmente centenas de vezes por segundo! Ela itera repetidamente, até que o programa trave ou termine.
Para os propósitos desta oficina, você não precisa saber o que void
faz; se quiser, verifique aqui: identificadores (o link o leva a um tutorial Java, mas em termos de identificadores, é tudo o mesmo)
Na função setup()
, temos que fazer 2 coisas:
- dizer ao Arduino que vamos utilizar o pino 6
- dizer ao Arduino que vamos usar o pino 7
Para isso, precisamos especificar que ambos os pinos serão saídas, não entradas (já que estamos transmitindo som do Arduino para os piezos):
void setup() {
pinMode(6, OUTPUT);
pinMode(7, OUTPUT);
}
Existem vários modos de pinos além do OUTPUT, nós simplesmente não os usaremos neste workshop. Para saber mais, confira este link.
Vamos tentar fazer alguns sons básicos! Na função loop()
, adicione o seguinte e aperte o botão Iniciar Simulação quando estiver pronto. Você deve ouvir uma nota sendo tocada repetidamente!
void loop() {
tone(6, 261, 1000);
delay(1000);
noTone(6);
delay(200);
}
Linha por linha:
- Chamamos a função
tone
(tom) que já é incorporada que pega como parâmetros (da esquerda para a direita): número do pino, hertz (nota), duração (milissegundos) - Atrasamos o programa em 1000 milissegundos para permitir que o tom seja reproduzido
- Desabilitamos o tom do piezo ligado ao pino 6
- Atrasamos novamente por 200 milissegundos para permitir um período entre as notas
Agora, o objetivo de ter dois piezos é que o som circule entre eles! Para fazer isso, precisamos manter um registro do alto-falante atual que está sendo usado. Vá em frente e acrescente uma variável que faça isso no topo do arquivo, voltaremos a ela mais tarde:
int amplificadorAtual = 6;
void setup()
{
pinMode(6, OUTPUT);
pinMode(7, OUTPUT);
}
void loop() {
tone(6, 261, 1000);
delay(1000);
noTone(6);
delay(200);
}
Este código funciona, e podemos por todos os meios criar uma música com isto, mas digitar quatro linhas por nota vai ser um grande incômodo. É aqui que as funções, partes reutilizáveis de código, entram!
Vamos criar uma nova função abaixo da setup()
, chamada tocar()
que aceita dois valores, hertz e tempo de espera em milissegundos.
void tocar(float hz, int espera) {
}
Vamos supor também que só vamos usar o piezo no pino 6, por enquanto. Adicione o seguinte dentro da função tocar()
:
void tocar(float hz, int espera) {
tone(6, hz, 1000);
delay(200);
noTone(6);
delay(espera);
}
O que fizemos aqui? Já que estamos usando apenas o piezo no pino 6, por que temos que especificá-lo o tempo todo? Para facilitar nossas vidas, podemos adicionar isso manualmente à função, de modo que quando chamamos tocar()
, não é necessário o número do pino. Também assumimos o atraso e a duração das notas, já que estas provavelmente permanecerão constantes durante esta oficina.
Vamos testar esta função! Apague todo o código dentro de loop()
, e acrescente isto em seu lugar:
void loop() {
tocar(261, 500);
}
Aperte o botão Iniciar Simulação, e você deve ouvir uma nota tocando repetidamente. Desta vez, só o fizemos em uma linha!
Como podemos modificar isto agora para alternar os sons entre os dois piezos? Usando declarações if
! Modifique sua função tocar()
como abaixo:
void tocar(float hz, int espera) {
tone(amplificadorAtual, hz, 1000);
delay(200);
noTone(amplificadorAtual);
delay(espera);
if(amplificadorAtual == 6) {
amplificadorAtual += 1;
} else {
amplificadorAtual -= 1;
}
}
O que fizemos aqui? Em vez de ajustar o piezo manualmente, temos a variável amplificadorAtual
para fazer isso por nós! Já que a variável é ajustada para 6 ou 7, é apenas uma questão de alternar entre elas toda vez que a função é chamada. Isto é feito com a declaração if no final; se o valor for 6, ele muda para 7, e se for 7, ele muda de volta para 6.
Pressione Iniciar Simulação mais uma vez e você deve ver os sons alternando de ambos os piezos!
A parte difícil foi feita, vamos fazer um pouco de música agora! Referindo-se a este link com todas as notas e frequências possíveis, é assim que faríamos para tocar a dança do caixão (substitua o conteúdo da função loop()
por isso):
void loop() {
tocar(329, 200); // F-4
tocar(329, 70); // F-4
tocar(493, 100); // B-4
tocar(440, 200); // A-4
tocar(392, 200); // G-4
tocar(369.99, 100); // F#-4
tocar(369.99, 100); // F#-4
tocar(369.99, 120); // F#-4
tocar(440, 150); // A-4
tocar(392, 80); // G-4
tocar(369.99, 100); // F#-4
tocar(329, 150); // F-4
tocar(246.94, 150); // B-3
tocar(392, 70); // G-4
tocar(369.99, 70); // F#-4
tocar(392, 70); // G-4
tocar(369.99, 70); // F#-4
tocar(392, 70); // G-4
tocar(329, 150); // F-4
tocar(246.94, 150); // B-3
tocar(392, 70); // G-4
tocar(369.99, 70); // F#-4
tocar(392, 70); // G-4
tocar(369.99, 70); // F#-4
tocar(392, 70); // G-4
}
Vá em frente e cole isso e clique em Iniciar Simulação se quiser ouvir a música do caixão. Coloquei os nomes das notas nos comentários além de cada nota para que você possa consultar a página de frequências das notas acima para criar suas próprias músicas!
O código final está disponível na demonstração no topo desta página. Se você tiver um erro de sintaxe ou um erro de lógica, vá em frente e faça uma verificação disso.
Hackeando
Este workshop passou por cima do básico de como fazer música com Arduino, mas há muito a ser mudado! Veja se você consegue mexer nas durações das notas para criar acordes (já que o Arduino não suporta tocar várias notas ao mesmo tempo), arranje suas próprias canções, etc. Se você acha quer sua criação está épica, compartilhe-a com a comunidade brasileira do Hack Club!
Aqui estão alguns ramos do projeto que se baseiam no código escrito nesta oficina:
- Terceiro Piezo: demo e código
- All Star, do Smash Mouth: demo e código
- Cordeões falsos: demo e código
Agora que você terminou de construir este maravilhoso projeto, compartilhe sua bela criação com outras pessoas! Lembre-se, é só mandar a URL do seu projeto!
Você provavelmente conhece as melhores maneiras de entrar em contato com seus amigos e familiares, mas se você quiser compartilhar seu projeto com a comunidade brasileira do Hack Club, não há melhor lugar para fazer isso do que no Discord do Hack Club Brasil.✨
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