Proyectos con Arduino.

Blog de proyectos de Arduino de alumnos de la URJC

Piano Educativo

por · 21/12/2021

Proyecto realizado por el grupo 16, formado por Sergio Martínez González, Ignacio Sainz de la Maza Martín y Darío Trujillo Almeida.

Objetivo:

La idea inicial del trabajo era la realización de un piano formado por una octava completa funcional, haciendo uso de botones y altavoces, de forma que se pudiese reproducir el audio de varias notas tocadas de manera simultánea. Además, los altavoces reproducirían la nota correspondiente al botón pulsado a partir de un archivo mp3 que simularía de manera realista el sonido de un piano.

Idea final:

Tras diferentes problemas explicados en el vídeo, la idea final llevada a cabo ha sido la de un piano con objetivo educativo. Consta de 13 botones para representar una octava total. Además, cuenta con dos canciones pregrabadas, y un juego para «afinar» el oído, que consiste en la reproducción de una nota aleatoria, con el fin de que el usuario pulse el botón que considere que ha sonado.

Materiales utilizados:

Los componentes que no tienen precio ya pertenecían a los componentes del grupo o han sido proporcionados por la Universidad.

Materiales Número Precio
Placa Arduino Uno 1 –
Cables Bastantes –
Módulo lector SD 1 6.89 €
Tarjeta SD 1 –
Altavoz JST-PH2.0 para Arduino 3 Watts 8 Ohm 2 10 € (ambos)
Botones Pulsadores 100 7.99 €
LEDS 2 –
LCD 1602 + Controlador I2C 1 –
Multiplexor 5 7.99 €
Tabla de prototipado 2 6.79 € (una)
Soldador y estaño 1 9 €

Esquema de conexiones y hardware:

Debido a la falta de alguno de los componentes utilizados en la práctica en la herramienta de Tinkercad, se muestran diferentes imágenes explicativas.

Al multiplexor se encuentran soldados los 13 botones que conforman el teclado del piano, de manera que no se llegan a utilizar las 16 entradas del multiplexor. Además, el multiplexor va conectado a cuatro pines digitales que codifican la salida, un pin analógico que recibe la señal de cada botón del piano, y luego diferentes conexiones al voltaje y a tierra.

Fuera del multiplexor se implementan tres botones más, dos de los cuales reproducen diferentes melodías, en este caso el tema principal de Spiderman y la canción del popular videojuego Tetris, y otro botón que inicia la secuencia del juego, ya explicado.

Conexiones botones-multiplexor
Conexiones de los botones de las canciones y del juego
Conexiones de los altavoces
Conexión general. Vista superior.
Conexión general. Vista frontal.

Código fuente: 

#define DO 261.626 // Frecuencia en hercios de las notas musicales
#define DOs 277.183
#define RE 293.665
#define REs 311.127
#define MI 329.628
#define FA 349.228
#define FAs 369.994
#define SOL 391.995
#define SOLs 415.305
#define LA 440.000
#define SIB 466.164
#define SI 493.883
#define DO2 523.251
#define RE2 587.330

int altavoz = 10;
int altavoz2= 8;
int muxSIG = A4;
int muxS0 = 3;
int muxS1 = 4;
int muxS2 = 5;
int muxS3 = 6;

float notas[] = {DO2, SI, SIB, LA, SOLs, SOL, FAs, FA, MI, REs, RE, DOs, DO};
const float negra = 500;
const float corchea = 250;
const float semicorchea = 125;
const float blanca = 1000;

int botonTetris = 11;
int botonSpider = 9;
int botonTetStatus = 0;
int botonSpiderStatus = 0;
boolean cancionSonando = false;
boolean cancionSonando2 = false;

int buttonAprender = 2;
int buttonStateAprender = 0;
int randomNumber = 0;
int botonPulsadoTeclado = 0;
boolean comprueba = false;
boolean tocado = false;

int ledVerde = 12;
int ledRojo = 13;

const int entradasmux = 16;
int mux[entradasmux] = {0};

void SetMuxChannel(byte channel)
{
  digitalWrite(muxS0, bitRead(channel, 0));
  digitalWrite(muxS1, bitRead(channel, 1));
  digitalWrite(muxS2, bitRead(channel, 2));
  digitalWrite(muxS3, bitRead(channel, 3));
}




void setup() {
  pinMode(muxSIG, INPUT_PULLUP);
  pinMode(muxS0, OUTPUT);
  pinMode(muxS1, OUTPUT);
  pinMode(muxS2, OUTPUT);
  pinMode(muxS3, OUTPUT);
  pinMode(botonTetris, INPUT_PULLUP);
  pinMode(botonSpider, INPUT_PULLUP);
  pinMode(buttonAprender, INPUT_PULLUP);
  pinMode(botonPulsadoTeclado, INPUT_PULLUP);
  pinMode(ledVerde, OUTPUT);
  pinMode(ledRojo, OUTPUT);

  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{

  buttonStateAprender=digitalRead(buttonAprender);
  if(buttonStateAprender==LOW){
      randomNumber = random(0,12);
      comprueba = true;
      tone(altavoz2,notas[randomNumber]);
      delay(500);
  }else{
      noTone(altavoz2);
  }
  
  for (int i = 0; i <= 15; i++) {

    SetMuxChannel(i);

    mux[i] = digitalRead(muxSIG);


        if (mux[i] == LOW)
        {
          tone(altavoz,notas[i]);
          botonPulsadoTeclado = i;
          tocado = true;
          delay(500);
          Serial.print(i);
          Serial.println("....ON");
        }
        else {
           noTone(altavoz);
           Serial.print(i);
           Serial.println(" .   OFF");

        }
 }
 
 comprobar();

botonTetStatus = digitalRead(botonTetris);
  if(botonTetStatus == LOW && cancionSonando==false){
    cancionSonando = true;
    tetrisTheme();
    delay(200);
  }
  else if(botonTetStatus == LOW && cancionSonando == true){
    cancionSonando = false;
    noTone(altavoz2);
  }
  else{
    noTone(altavoz2);
  }

  botonSpiderStatus = digitalRead(botonSpider);
  if(botonSpiderStatus == LOW && cancionSonando2==false){
    cancionSonando2 = true;
    SpidermanTheme();
    delay(200);
  }
  else if(botonSpiderStatus == LOW && cancionSonando2 == true){
    cancionSonando2 = false;
    noTone(altavoz2);
  }
  else{
    noTone(altavoz2);
  }

}

void tetrisTheme(){
  if(cancionSonando == true){
  tone(altavoz2,LA);
  delay(negra);
    tone(altavoz2,MI);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,SOL);
  delay(negra);
    tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,MI);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,RE);
  delay(negra);
    tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,LA);
  delay(negra);
    tone(altavoz2,SOL);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,MI);
  delay(negra);
    tone(altavoz2,MI);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,SOL);
  delay(negra);
    tone(altavoz2,LA);
  delay(negra);
    tone(altavoz2,FA);
  delay(negra);
    tone(altavoz2,RE);
  delay(negra);
   noTone(altavoz2);
  delay(50);
    tone(altavoz2,RE);
  delay(negra);
    tone(altavoz2,RE);
  delay(negra);
    tone(altavoz2,SOL);
  delay(negra);
   noTone(altavoz2);
  delay(50);
    tone(altavoz2,SOL);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,SIB);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,RE2);
  delay(negra);
    tone(altavoz2,DO2);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,SIB);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,LA);
  delay(negra);
    tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
    tone(altavoz2,LA);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,SOL);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,MI);
  delay(negra);
   noTone(altavoz2);
  delay(50);
  tone(altavoz2,MI);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,SOL);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,LA);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,FA);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,RE);
  delay(negra);
  noTone(altavoz2);
  delay(50);
  tone(altavoz2,RE);
  delay(negra);
  }

 
 }

 void SpidermanTheme(){
  if(cancionSonando2 == true){
  tone(altavoz2,RE);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,LA);
  delay(negra);
  delay(corchea);
  noTone(altavoz2);
  delay(altavoz2);
  tone(altavoz2,SOL);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,RE);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,RE);
  delay(negra);
  noTone(altavoz2);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,RE);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,LA);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,SIB);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,LA);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,SOL);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,RE);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,RE);
  delay(negra);
  noTone(altavoz2);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,SOL);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,SIB);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,RE2);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,RE2);
  delay(negra);
  noTone(altavoz2);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,DO2);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,SIB);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,SOL);
  delay(negra);
  delay(corchea);
  noTone(altavoz2);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,RE);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,LA);
  delay(negra + corchea);
  noTone(altavoz2);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,SOL);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,RE);
  delay(negra+corchea);
  tone(altavoz2,LA);
  delay(blanca);
  tone(altavoz2,SOLs);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,SOL);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,FA);
  delay(corchea);
  tone(altavoz2,SOL);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,FA);
  delay(negra);
  tone(altavoz2,RE);
  delay(blanca*3);
  }
}

void comprobar(){
  if(comprueba = true && tocado == true){
    if(botonPulsadoTeclado != 0 && randomNumber != 0){
      if(botonPulsadoTeclado == randomNumber){
        digitalWrite(ledVerde, HIGH);
        delay(3000);
        digitalWrite(ledVerde, LOW);
      }else{
        digitalWrite(ledRojo, HIGH);
        delay(3000);
        digitalWrite(ledRojo, LOW);
      }
    }
    comprueba = false;
    tocado = false;
    digitalWrite(ledVerde, LOW);
    digitalWrite(ledRojo, LOW);
  }
  
  
}

Memoria:

https://docs.google.com/document/d/1eYLy6jy2tRguZf1c7ITYfn3kiPcgYU7h/edit?usp=sharing&ouid=113822532144418785450&rtpof=true&sd=true

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