Hangjegy -érzékelő: 3 lépés

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:47

Lepje meg barátait és családját ezzel a projekttel, amely érzékeli a hangszer által játszott hangot. Ez a projekt megjeleníti a hozzávetőleges gyakoriságot, valamint az elektronikus billentyűzeten, zongoraalkalmazásban vagy bármely más hangszeren játszott hangot.

Részletek

Ehhez a projekthez a hangmodul -érzékelő analóg kimenete az Arduino Uno A0 analóg bemenetére kerül. Az analóg jel mintavételezése és kvantálása (digitalizálása) történik. Az autokorreláció, a súlyozás és a hangolási kód az alapvető frekvencia megtalálására szolgál az első 3 periódus használatával. A hozzávetőleges alapfrekvenciát ezután összehasonlítják a 3., 4. és 5. oktáv frekvenciájával, hogy meghatározzák a legközelebbi hangjegy gyakoriságát. Végül a legközelebbi frekvencia találgatott megjegyzése kerül a képernyőre.

Megjegyzés: Ez az utasítás csak a projekt felépítésére összpontosít. A részletekről és a tervezés indoklásáról bővebb információt ezen a linken talál: További információ

Kellékek

• (1) Arduino Uno (vagy Genuino Uno)
• (1) A DEVMO mikrofonérzékelő nagy érzékenységű hangérzékelő modullal kompatibilis
• (1) Forrasztás nélküli kenyértábla
• (1) USB-A-B kábel
• Jumper vezetékek
• Zenei forrás (zongora, billentyűzet vagy súlyalkalmazás hangszórókkal)
• (1) Számítógép vagy laptop

1. lépés: Készítse el a hangjegy -érzékelő hardverét

Az Arduino Uno, csatlakozóvezetékek, forrasztás nélküli kenyértábla és DEVMO mikrofonérzékelő nagy érzékenységű hangfelismerő modul (vagy hasonló) segítségével állítsa össze az ezen az ábrán látható áramkört

2. lépés: Programozza a hangjegy -érzékelőt

Az Arduino IDE -ben adja hozzá a következő kódot.

gistfile1.txt

/*

Fájl/vázlat neve: MusicalNoteDetector

Verziószám: v1.0 Létrehozva: 2020. június 7

Eredeti szerző: Clyde A. Lettsome, PhD, PE, MEM

Leírás: Ez a kód/vázlat megjeleníti a hozzávetőleges gyakoriságot, valamint az elektronikus billentyűzeten vagy zongoraalkalmazásban lejátszott hangot. Ehhez a projekthez az analóg kimenet a

hangmodul érzékelőt küld az Arduino Uno A0 analóg bemenetére. Az analóg jel mintavételezése és kvantálása (digitalizálása) történik. Az autokorrelációs, súlyozási és hangolási kódot használják

megtalálja az alapvető gyakoriságot az első 3 periódus használatával. A hozzávetőleges alapfrekvenciát ezután összehasonlítják a 3., 4. és 5. oktáv frekvenciájával, hogy meghatározzák a legközelebbi zenét

megjegyzés gyakorisága. Végül a legközelebbi frekvencia találgatott megjegyzése kerül a képernyőre.

Licenc: Ez a program ingyenes szoftver; újra terjesztheti és/vagy módosíthatja a GNU General Public License (GPL) 3. verziója vagy bármely későbbi feltétele szerint

az Ön által választott verzió, amint azt a Free Software Foundation közzétette.

Megjegyzések: Szerzői jog (c) 2020, C. A. Lettsome Services, LLC

További információ:

*/

#define MINTÁK 128 // Maximum 128 az Arduino Uno számára.

#define SAMPLING_FREQUENCY 2048 // Fs = Nyquist alapján kétszer a legmagasabb várható gyakoriságnak kell lennie.

#define OFFSETSAMPLES 40 // kalabázási célokra használják

#define TUNER -3 // Állítsa be, amíg a C3 értéke 130,50

float samplingPeriod;

előjel nélküli hosszú mikroszekundumok;

int X [MINTÁK]; // MINTA méretű vektor készítése valós értékek tárolására

úszó autoCorr [MINTÁK]; // minták méretű vektor létrehozása képzeletbeli értékek tárolására

float storageNoteFreq [12] = {130,81, 138,59, 146,83, 155,56, 164,81, 174,61, 185, 196, 207,65, 220, 233,08, 246,94};

int sumOffSet = 0;

int offSet [OFFSETSAMPLES]; // offset vektor létrehozása

int avgOffSet; // offset vektor létrehozása

int i, k, periodEnd, periodBegin, period, Adjuster, noteLocation, oktávRange;

float maxValue, minValue;

hosszú összeg;

int thresh = 0;

int numOfCycles = 0;

float signalFrequency, signalFrequency2, signalFrequency3, signalFrequencyGuess, total;

bájt állapot_gép = 0;

int mintákPerPeriod = 0;

üres beállítás ()

{

Sorozat.kezdet (115200); // 115200 Baud arány a soros monitorhoz

}

üres hurok ()

{

//*****************************************************************

// Kalabrációs szakasz

//*****************************************************************

Serial.println ("Calabrating. Kérjük, ne játsszon semmilyen hangot a calabration alatt.");

for (i = 0; i <OFFSETSAMPLES; i ++)

{

offSet = analóg olvasás (0); // Kiolvassa az értéket a 0 analóg tűből (A0), kvantálja és mentse el valós kifejezésként.

//Serial.println(offSet); // ezzel állíthatja be a hangérzékelő modult körülbelül felére vagy 512 -re, ha nincs hang.

sumOffSet = sumOffSet + offSet ;

}

samplePerPeriod = 0;

maxValue = 0;

//*****************************************************************

// Készüljön fel az A0 bemenetének elfogadására

//*****************************************************************

avgOffSet = kerek (sumOffSet / OFFSETSAMPLES);

Serial.println ("Visszaszámlálás.");

késleltetés (1000); // szünet 1 másodpercig

Serial.println ("3");

késleltetés (1000); // szünet 1 másodpercig

Serial.println ("2");

késleltetés (1000); // szünet 1

Serial.println ("1");

késleltetés (1000); // szünet 1 másodpercig

Serial.println ("Játszd a jegyzeted!");

késleltetés (250); // szünet 1/4 másodperc a reakcióidő érdekében

//*****************************************************************

// SAMPLES minták gyűjtése az A0 -ból a mintavételi időszak mintavételi időszakával

//*****************************************************************

samplingPeriod = 1.0 / SAMPLING_FREQUENCY; // Periódus mikroszekundumokban

for (i = 0; i <MINTAK; i ++)

{

microSeconds = micros (); // Visszaadja a mikroszekundumok számát azóta, hogy az Arduino kártya elkezdte futtatni az aktuális szkriptet.

X = analógOlvasás (0); // Kiolvassa az értéket a 0 analóg tűből (A0), kvantálja és mentse el valós kifejezésként.

/ *hátralévő várakozási idő a minták között, ha szükséges másodpercekben */

míg (micros () <(microSeconds + (samplingPeriod * 1000000)))

{

// ne csinálj semmit csak várj

}

}

//*****************************************************************

// Autokorrelációs függvény

//*****************************************************************

for (i = 0; i <MINTAK; i ++) // i = késleltetés

{

összeg = 0;

for (k = 0; k <MINTÁK - i; k ++) // Párosítsa a jelet a késleltetett jellel

{

összeg = összeg + (((X [k]) - avgOffSet) * ((X [k + i]) - avgOffSet)); // X [k] a jel, X [k+i] pedig a késleltetett verzió

}

autoCorr = összeg / MINTA;

// Első csúcsérzékelő állapotgép

ha (állapot_gép == 0 && i == 0)

{

cséplés = autoCorr * 0,5;

állapot_gép = 1;

}

egyébként if (state_machine == 1 && i> 0 && thresh 0) // state_machine = 1, keressen 1 pontot az első ciklus használatához

{

maxValue = autoCorr ;

}

különben ha (állapot_gép == 1 && i> 0 && thresh <autoCorr [i-1] && maxValue == autoCorr [i-1] && (autoCorr -autoCorr [i-1]) <= 0)

{

periodBegin = i-1;

állapot_gép = 2;

numOfCycles = 1;

mintákPerPeriod = (periodBegin - 0);

időszak = mintákPerPeriod;

beállító = TUNER+(50,04 * exp (-0,102 * mintaperiódus));

signalFrequency = ((SAMPLING_FREQUENCY) / (samplePerPeriod))-beállító; // f = fs/N

}

egyébként if (state_machine == 2 && i> 0 && thresh 0) // state_machine = 2, keress 2 periódust az 1. és a 2. ciklushoz

{

maxValue = autoCorr ;

}

különben ha (állapot_gép == 2 && i> 0 && thresh <autoCorr [i-1] && maxValue == autoCorr [i-1] && (autoCorr -autoCorr [i-1]) <= 0)

{

periodEnd = i-1;

állapot_gép = 3;

numOfCycles = 2;

mintákPerPeriod = (periodEnd - 0);

signalFrequency2 = (((számOfCycles*SAMPLING_FREQUENCY) / (samplePerPeriod))-beállító; // f = (2*fs)/(2*N)

maxValue = 0;

}

egyébként if (state_machine == 3 && i> 0 && thresh 0) // state_machine = 3, keress 3 periódust az 1., 2. és 3. ciklushoz

{

maxValue = autoCorr ;

}

egyébként ha (állapot_gép == 3 && i> 0 && thresh <autoCorr [i-1] && maxValue == autoCorr [i-1] && (autoCorr -autoCorr [i-1]) <= 0)

{

periodEnd = i-1;

állapot_gép = 4;

numOfCycles = 3;

mintákPerPeriod = (periodEnd - 0);

signalFrequency3 = (((számOfCycles*SAMPLING_FREQUENCY) / (samplePerPeriod))-beállító; // f = (3*fs)/(3*N)

}

}

//*****************************************************************

// Eredményelemzés

//*****************************************************************

if (samplePerPeriod == 0)

{

Serial.println ("Hmm ….. Nem vagyok biztos benne. Meg akar csalni?");

}

más

{

// előkészíti a súlyozási függvényt

összesen = 0;

ha (signalFrequency! = 0)

{

összesen = 1;

}

ha (signalFrequency2! = 0)

{

összesen = összesen + 2;

}

ha (signalFrequency3! = 0)

{

összesen = összesen + 3;

}

// a gyakoriság kiszámítása a súlyozási funkció segítségével

signalFrequencyGuess = ((1/összesen) * jelFrekvencia) + ((2/összesen) * jelFrekvencia2) + ((3/összesen) * jelFrekvencia3); // súlyozott gyakoriság keresése

Serial.print ("A lejátszott hang kb.");

Serial.print (signalFrequencyGuess); // Nyomtassa ki a gyakorisági tippet.

Soros.println ("Hz");

// oktávtartomány megtalálása a találgatás alapján

oktávRange = 3;

while (! (signalFrequencyGuess> = storageNoteFreq [0] -7 && signalFrequencyGuess <= storageNoteFreq [11] +7))

{

mert (i = 0; i <12; i ++)

{

storageNoteFreq = 2 * storageNoteFreq ;

}

oktávRange ++;

}

// Keresse meg a legközelebbi jegyzetet

minValue = 10000000;

noteLocation = 0;

mert (i = 0; i <12; i ++)

{

if (minValue> abs (signalFrequencyGuess-storageNoteFreq ))

{

minValue = abs (signalFrequencyGuess-storageNoteFreq );

noteLocation = i;

}

}

// Nyomtassa ki a jegyzetet

Serial.print ("Azt hiszem, játszottál");

if (noteLocation == 0)

{

Soros.nyomtatás ("C");

}

egyébként ha (noteLocation == 1)

{

Serial.print ("C#");

}

egyébként ha (noteLocation == 2)

{

Serial.print ("D");

}

egyébként ha (noteLocation == 3)

{

Serial.print ("D#");

}

egyébként ha (noteLocation == 4)

{

Serial.print ("E");

}

egyébként ha (noteLocation == 5)

{

Serial.print ("F");

}

egyébként ha (noteLocation == 6)

{

Serial.print ("F#");

}

egyébként ha (noteLocation == 7)

{

Serial.print ("G");

}

egyébként ha (noteLocation == 8)

{

Serial.print ("G#");

}

egyébként ha (noteLocation == 9)

{

Serial.print ("A");

}

egyébként ha (noteLocation == 10)

{

Serial.print ("A#");

}

egyébként ha (noteLocation == 11)

{

Serial.print ("B");

}

Serial.println (octaveRange);

}

//*****************************************************************

//Állj meg itt. Az újraindításhoz nyomja meg az Arduino reset gombját

//*****************************************************************

míg (1);

}

nézd meg a rawgistfile1.txt fájlt, amelyet a GitHub ❤ üzemeltet

3. lépés: Állítsa be a hangjegy -érzékelőt

Csatlakoztassa az Arduino Uno -t a számítógéphez az Arduino IDE -be írt vagy betöltött kóddal. Fordítsa össze és töltse fel a kódot az Arduino -ba. Helyezze az áramkört a zeneforrás közelébe. Megjegyzés: A bemutatkozó videóban a táblagépre telepített alkalmazást használom a számítógép hangszóróival együtt zeneforrásként. Nyomja meg az Arduino Board alaphelyzetbe állító gombját, majd játssza le a zenei forrást. Néhány másodperc múlva a hangjegy -érzékelő megjeleníti a lejátszott hangot és annak gyakoriságát.