Простое пианино Arduino: 8 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:04

Сегодня мы создадим простое однооктавное пианино Arduino, которое может стать отличной отправной точкой для других проектов. Этот проект представит основные компоненты Arduino и программирование на уровне средней школы. Пока код является заранее созданным, люди уже могут изменять ноты и заранее созданную песню в программе.

Целевой возраст: 9-12 класс

Для учителей старших классов / родителей домашних школ этот проект относится к стандартам ITEEA для технической и инженерной грамотности.

Стандарт 3: Интеграция знаний, технологий и практик

Технологии и инженерия являются междисциплинарными и относятся к более чем одной области содержания. Влияние и влияние передачи технологий с другими областями. Пример использования рентгеновских лучей в археологических раскопках, телескопов для наблюдения за звездами или микроскопов для изучения микробной жизни. Знания и практики в этих областях развиваются и развиваются в других областях и школах мысли, например, в биомимикрии.

Этот проект сочетает в себе технологии и музыку в виде «клавиатуры», которую может сделать кто-то.

Практика 1: системное мышление:

На практике он способствует системному мышлению, в котором нужно думать. Инструмент, упомянутый в этом разделе, - это универсальная системная модель, которая включает: ввод, процесс, вывод и обратная связь. Входные данные рассматривают то, что необходимо для создания технологии. Процесс - это то, как производится технология или что необходимо для ее работы. Результатом является первое исполнение технологии, будь то хорошее или плохое. Обратная связь берет процесс и результаты продукта и видит, что можно улучшить, например, влияние на пользователей, общество и окружающую среду.

Практика 3: создание и выполнение:

Создание и действие может происходить в самых разных условиях, как неформальных, так и формальных. Изготовление - это действие, когда что-то делать, в то время как выполнение в широком смысле определяется как использование практических процессов, связанных с проектированием, созданием, эксплуатацией и оценкой технологических продуктов и систем. Произошел сдвиг от производства заранее спроектированных объектов к развитию производственных навыков к созданию инновационных решений открытых проблем проектирования в технологиях и инженерном образовании. Студенты, работающие над решениями открытых проблем дизайна, стимулируют их развитие мышления и навыков более высокого порядка, а также интеграцию контента из других дисциплин. Когда студенты участвуют в открытых разработках и практических занятиях, они переживают процесс, аналогичный тому, что делают ученые, технологи и инженеры. Педагог также обязан обучать студентов мерам предосторожности. С растущим изобилием инструментов и отраслевых стандартов возможность безопасного использования инструментов и материалов имеет важное значение для предотвращения несчастных случаев. Создание и выполнение также требует использования создания моделей: концептуальных, математических, графических, физических и виртуальных. Эти модели отличают технологическое и инженерное образование от других предметов.

Этот проект включает в себя практику 3 Making and Doing, поскольку студенты могут научиться использовать Arduino, построить эту «клавиатуру» и развить этот проект. Практика 1 Системное мышление задействовано на этапе создания клавиатуры.

Контекст 1: вычисления, автоматизация, искусственный интеллект и робототехника

Контексты могут быть элементами учебной программы, такими как проекты, уроки, поездки или другие мероприятия. В контексте 1 он объединяет вычисления, автоматизацию, искусственный интеллект и робототехнику.

Контекст 5: Информация и коммуникация

Этот контекст включает в себя информацию и общение, которые могут быть представлены способом обмена данными или другими способами, которыми люди могут общаться, такими как рисунки, изображения, мультимедиа, другой цифровой контент, и иметь возможность делиться этой информацией.

Из-за программного аспекта этого проекта он относится к контексту 1 «Вычисления, автоматизация, искусственный интеллект и робототехника» и 5 «Информация и связь». Хотя программа предоставляется для вас, это хорошая отправная точка для того, чтобы увидеть, как программа работает и как она соотносится с физическим предметом.

Цели обучения:

По окончании этого курса студенты должны иметь базовое представление о том, как работает Arduino.

Уметь подключить Arduino.

Как изменить код.

Как загрузить код.

Запасы

9 кнопочных переключателей

9 резисторов на 1000 Ом (резисторы разного размера будут влиять на силу тока в макете, которая влияет на звук)

12 перемычек (любой длины и цвета)

1 пьезозуммер

1 макет

1 Arduino Uno

1 держатель Arduino (опционально не требуется, без него будет работать)

1 кабель USB

1 компьютер

Шаг 1. Добавьте кнопки

Для начала сориентируйте макетную плату, как на изображении выше, расположив буквы вертикально, чтобы цифра 1 была сверху. Расположите кнопки на макетной плате на равном расстоянии друг от друга (здесь я сделал два промежутка между ними). Кнопки должны находиться на перемычке между щелью макета. Правая половина доски - положительная, а левая - отрицательная.

Кнопки отправят ввод (отправят информацию), как только они будут нажаты на Arduino.

Шаг 2: Добавьте резисторы

Добавьте резисторы в нижнюю часть каждой кнопки. Это отрицательная сторона кнопки. Другие стороны резистора войдут в отверстие со стороной символа - (отрицательный) в том же ряду кнопки.

Резисторы пропускают ток через кнопку через плату.

Шаг 3: Добавьте зуммер

Добавьте зуммер на макетную плату. Расстояние между кнопками должно быть такое же, как и между кнопками. Подключите красную сторону к правой стороне и черную сторону к левой.

Зуммер будет издавать звук, как только он получит информацию о кнопках от Arduino.

Шаг 4: Добавьте перемычки

Добавьте перемычки к правой стороне кнопки и верхней половине, это положительная сторона. Другая сторона войдет в Arduino на цифровой стороне.

Шаг 5: Подключите Arduino

Сверху вниз вставьте их в порты 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10. Для зуммера добавьте перемычку к красной стороне и черной стороне зуммера. Они войдут в порты 11 и 13 соответственно. Последняя перемычка одной стороной будет входить в порт заземления и в отверстие на стороне с символом - (отрицательный) на плате. Порядок вещей порта, как если бы вы открывали код, он относится к определенным кнопкам в указанном порту. Порт заземления аналогичен подключению к заземлению в цепи или в автомобиле. Он служит для ограничения напряжения, проходящего через Arduino и макетную плату.

Шаг 6: Загрузите программное обеспечение (пропустите, если оно у вас уже есть)

Если вы новичок в Arduino, щелкните ссылку ниже, чтобы загрузить программное обеспечение, которое будет использоваться для этой программы. У Arduino теперь также есть онлайн-версия для ваших нужд кодирования, если вы не хотите загружать программное обеспечение.

www.arduino.cc/en/main/software

Шаг 7. Загрузите программу

Скачайте программу! В программе человек может изменять ноты и заранее записанную в ней песню. В код были добавлены комментарии, чтобы помочь вам лучше понять его и то, что можно изменить. Если вы что-то измените, вам нужно будет прочитать, загрузите это в Arduino, перейдя в раздел «Скетч и загрузка» или нажав Ctrl + U. Получайте удовольствие и проявляйте творческий подход!

Думая дальше:

А как насчет дополнительных кнопок?

Что, если бы я хотел иметь две или более предустановленных песен?

Шаг 8: Устранение неполадок

Если некоторые кнопки реагируют, а некоторые не проверяют следующее:

Все ли перемычки вставлены полностью?

Неужели резисторы полностью вставлены и касаются нижней части макетной платы?

Находится ли перемычка в нужном месте кнопки? А что с резистором?

Если вы измените код:

Получилось так, как я хотел?

Установлены ли кнопки / зуммер на правильные порты?

Нужны ли мне ноты нужной длины / высоты звука?