用鍵盤和Piezos構(gòu)建Netduino復(fù)音鋼琴

描述

這個(gè)項(xiàng)目演示了如何構(gòu)建一個(gè)帶有八個(gè)按鈕鍵盤和三個(gè)壓電揚(yáng)聲器的鋼琴，這樣你就可以在同時(shí)按下三個(gè)按鈕時(shí)制作和弦，所有的邏輯都將使用Netduino.Foundation庫(kù)編寫。

壓電揚(yáng)聲器（或壓電揚(yáng)聲器）是一種利用壓電效應(yīng)產(chǎn)生聲音的揚(yáng)聲器。最初的機(jī)械運(yùn)動(dòng)是通過向壓電材料施加電壓產(chǎn)生的，并且這種運(yùn)動(dòng)通常使用隔膜和諧振器轉(zhuǎn)換為可聽聲音。

Netduino.Foundation是一個(gè)使用 Netduino 上的 .NET MicroFramework 快速輕松地構(gòu)建連接事物的平臺(tái)。它由 Wilderness Labs 創(chuàng)建，完全開源并由 Netduino 社區(qū)維護(hù)。

如果您是 Netduino 開發(fā)新手，我建議您轉(zhuǎn)到Netduino 入門項(xiàng)目以正確設(shè)置您的開發(fā)環(huán)境。

第 1 步 - 組裝電路

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，連接你的面包板和 Netduino，如 Fritzing 圖中所示：

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復(fù)音鋼琴電路圖

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第 2 步 - 創(chuàng)建一個(gè) Netduino 項(xiàng)目

在 Visual Studio 2015 for Windows 或最新的 Visual Studio for Mac 中創(chuàng)建 Netduino 項(xiàng)目；將項(xiàng)目命名為Piano 。

第 3 步 - 添加 Netduino.Foundation NuGet 包

視窗

右鍵單擊您的Piano項(xiàng)目，然后單擊Manage Nuget Packages 。在瀏覽選項(xiàng)卡中，搜索Netduino.Foundation；它應(yīng)該是第一個(gè)搜索結(jié)果。單擊安裝按鈕。

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添加 Netduino.Foundation NuGet 包

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蘋果系統(tǒng)

在解決方案資源管理器中按住 Alt 鍵單擊您的Piano項(xiàng)目，然后單擊添加 => 添加 Nuget 包以打開 NuGet 包窗口。搜索Netduino.Foundation包并單擊Add Package將其添加到您的項(xiàng)目中。

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添加 Netduino.Foundation NuGet 包

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第 4 步 - 編寫鋼琴項(xiàng)目的代碼

添加應(yīng)用類

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通用的App軟件模式來管理所有的外圍設(shè)備和主要邏輯。

將一個(gè)新的App類添加到您的項(xiàng)目中，然后粘貼以下代碼：

using Microsoft.SPOT;
using Microsoft.SPOT.Hardware;
using N = SecretLabs.NETMF.Hardware.Netduino;
using Netduino.Foundation.Audio;
using System.Threading;
using Netduino.Foundation.LEDs;
namespace Piano
{
   public class App
   {
       Led onboardLed;
       PiezoSpeaker[] speakers = new PiezoSpeaker[3];
       bool[] isSpeakerPlaying = new bool[3];
       InputPort[] pianoKeys = new InputPort[8];
       float[] notes = new float[] { 261.6f, 293.7f, 329.6f, 349.2f, 392.0f, 440.0f, 493.9f, 523.3f };
                                   //C4    , D4    , E4    , F4    , G4    , A4    , B4    , C5        
       public App()
       {
           InitializePeripherals();
       }
       private void InitializePeripherals()
       {
           pianoKeys[0] = new InputPort(N.Pins.GPIO_PIN_D7, true, Port.ResistorMode.PullUp);
           pianoKeys[1] = new InputPort(N.Pins.GPIO_PIN_D6, true, Port.ResistorMode.PullUp);
           pianoKeys[2] = new InputPort(N.Pins.GPIO_PIN_D5, true, Port.ResistorMode.PullUp);
           pianoKeys[3] = new InputPort(N.Pins.GPIO_PIN_D4, true, Port.ResistorMode.PullUp);
           pianoKeys[4] = new InputPort(N.Pins.GPIO_PIN_D3, true, Port.ResistorMode.PullUp);
           pianoKeys[5] = new InputPort(N.Pins.GPIO_PIN_D2, true, Port.ResistorMode.PullUp);
           pianoKeys[6] = new InputPort(N.Pins.GPIO_PIN_D1, true, Port.ResistorMode.PullUp);
           pianoKeys[7] = new InputPort(N.Pins.GPIO_PIN_D0, true, Port.ResistorMode.PullUp);
           speakers[0] = new PiezoSpeaker(Cpu.PWMChannel.PWM_2);
           speakers[1] = new PiezoSpeaker(Cpu.PWMChannel.PWM_3);
           speakers[2] = new PiezoSpeaker(Cpu.PWMChannel.PWM_5);
           onboardLed = new Led(N.Pins.ONBOARD_LED);
           isSpeakerPlaying[0] = isSpeakerPlaying[1] = isSpeakerPlaying[2] = false;
       }
       protected void Cycle()
       {
           Thread thread = new Thread(() =>
           {
               bool[] lastState = new bool[8];
               int speakersPlaying = 0;
               while (true)
               {
                   Thread.Sleep(50);
                   bool[] currentState = new bool[8];
                   currentState[0] = pianoKeys[0].Read();
                   currentState[1] = pianoKeys[1].Read();
                   currentState[2] = pianoKeys[2].Read();
                   currentState[3] = pianoKeys[3].Read();
                   currentState[4] = pianoKeys[4].Read();
                   currentState[5] = pianoKeys[5].Read();
                   currentState[6] = pianoKeys[6].Read();
                   currentState[7] = pianoKeys[7].Read();
                   for (int i = 0; i < 8; i++)
                   {
                       if (lastState[i] != currentState[i])
                       {
                           if (!currentState[i] && speakersPlaying < 3)
                           {
                               speakers[speakersPlaying].PlayTone(notes[i]);
                               speakersPlaying++;
                           }
                           else if (speakersPlaying > 0)
                           {
                               speakers[speakersPlaying - 1].StopTone();
                               speakersPlaying--;
                           }
                           onboardLed.IsOn = (speakersPlaying > 0);
                       }
                   }
                   for (int i = 0; i < 8; i++)
                       lastState[i] = currentState[i];
               }
           });
           thread.Start();
       }
       public void Run()
       {
           Debug.Print("Welcome to Piano");
           Cycle();
       }
   }
}

在這個(gè)類中發(fā)生的第一件事是調(diào)用InitializePeripherals來實(shí)例化所有連接到Netduino的外圍設(shè)備，在這個(gè)項(xiàng)目中，它是一個(gè)由 8 個(gè)數(shù)字InputPort引腳、板載 LED 和 3 個(gè)壓電揚(yáng)聲器組成的陣列。

完成所有設(shè)置后，在 Run 方法中，它調(diào)用Cycle ，這是該項(xiàng)目中的主要方法。

Cycle方法的工作方式是在無限循環(huán)的每次迭代中獲取每個(gè)按鈕的狀態(tài)，并根據(jù)所有這些輸入引腳的狀態(tài)，我們調(diào)用PlayNote()壓電方法，該方法將向具有的按鈕播放相應(yīng)的音符被按下，如果還有其他按鈕被按下，我們使用另外兩個(gè)揚(yáng)聲器。當(dāng)按下的按鈕被釋放時(shí)，在下一次迭代中，程序?qū)@取該更改，并調(diào)用StopTone()以釋放壓電播放其音符。

在每次迭代結(jié)束時(shí)，它還會(huì)檢查是否有任何壓電揚(yáng)聲器在播放以打開或關(guān)閉 Netduino 的板載 LED。

節(jié)目班

最后，創(chuàng)建一個(gè)新的App類對(duì)象并調(diào)用Run方法。您的代碼應(yīng)如下所示：

using System.Threading;
namespace Piano
{
   public class Program
   {
       public static void Main()
       {
           var app = new App();
           app.Run();
           Thread.Sleep(Timeout.Infinite);
       }
   }
}

第 5 步 - 運(yùn)行項(xiàng)目

單擊 Visual Studio 中的運(yùn)行按鈕以查看您的復(fù)調(diào)鋼琴！最多按下三個(gè)按鈕，聆聽您可以使用三個(gè)壓電揚(yáng)聲器制作的和弦。它應(yīng)該看起來像下面的 GIF：

查看 Netduino.Foundation！

就您可以使用Netduino.Foundation做的大量令人興奮的事情而言，這個(gè)項(xiàng)目只是冰山一角。

• 它帶有一個(gè)巨大的外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)，其中包含市場(chǎng)上最常見的傳感器和外設(shè)的驅(qū)動(dòng)程序。
• 所有外圍驅(qū)動(dòng)程序都通過內(nèi)置功能進(jìn)行了簡(jiǎn)化，并由干凈、現(xiàn)代的 API 公開。
• 這個(gè)項(xiàng)目得到了一個(gè)不斷發(fā)展的社區(qū)的支持，該社區(qū)不斷致力于構(gòu)建很酷的互聯(lián)事物，并且總是樂于幫助新人并討論新項(xiàng)目。

參考

• Netduino.Foundation
• 草甸啟動(dòng)器