描述

訪問(wèn)我的 Github：https ://github.com/jas21RICE/ENGI301/tree/master/project_01

背景：

該項(xiàng)目的目標(biāo)是使用小型 PocketBeagle 板創(chuàng)建一種易于制作且易于使用的樂(lè)器。作為一名音樂(lè)家，我一直喜歡在我周?chē)氖挛镏袑ふ乙魳?lè)，并盡我所能創(chuàng)作音樂(lè)，但現(xiàn)在我已經(jīng)成功地制作了可以制作音樂(lè)的東西！

研究與規(guī)劃

在我開(kāi)始開(kāi)發(fā)這個(gè)項(xiàng)目之前，我首先必須弄清楚我想在合成器上看到什么樣的功能。我從其他幾個(gè)Hackster.io項(xiàng)目中汲取了一些靈感來(lái)實(shí)現(xiàn)我要實(shí)現(xiàn)的功能：

? https://www.hackster.io/team-sunshine/keychain-synth-376159

? https://www.hackster.io/95016/keyboard-melodies-9ac4ab

? https://www.hackster.io/the-ohmonics/the-ohminator-analog-synthesizer-142dc7

? https://www.hackster.io/etiennedesportes/pocket-synthesizer-785b50

在我仔細(xì)閱讀其他項(xiàng)目以獲得靈感后，我想出了一個(gè)我希望在設(shè)備上看到的功能列表：

1. 現(xiàn)場(chǎng)音效，就像任何鍵盤(pán)或鋼琴一樣

2.多倍頻程支持

3.集成節(jié)拍器

4.錄音/循環(huán)播放功能

定義了我的基本功能后，我開(kāi)始規(guī)劃實(shí)現(xiàn)每個(gè)功能所需的基本 UI 硬件。我決定我需要三個(gè)揚(yáng)聲器，一個(gè)用于播放，一個(gè)用于現(xiàn)場(chǎng)聲音，一個(gè)用于節(jié)拍器。我需要 12 個(gè)用于合成器按鍵的按鈕，以及一個(gè)用于在需要新錄音時(shí)清除錄制音樂(lè)的按鈕。此外，我需要四個(gè)可變電阻器，三個(gè)用于音量控制，一個(gè)用于節(jié)拍器的速度控制。我還想要兩個(gè) 4 位十六進(jìn)制顯示器以及一個(gè)用于節(jié)拍器的 LED。確定了可能的零件清單后，我創(chuàng)建了該設(shè)備的外觀模型：

第一個(gè) UI Layout 設(shè)計(jì)理念

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有了我最初的 UI 設(shè)計(jì)布局，我就開(kāi)始為我的每個(gè)控件規(guī)劃固定和電源。初始系統(tǒng)和電源框圖如下所示：

第一系統(tǒng)框圖

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第一個(gè)電源框圖

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然而，在開(kāi)始開(kāi)發(fā)過(guò)程后不久，我發(fā)現(xiàn)我可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)我最初想要的所有功能。我努力完成我能給定的時(shí)間范圍內(nèi)的所有事情，但最終刪除了一些功能。我最終制作的設(shè)備的新系統(tǒng)和電源框圖如下所示：

最終系統(tǒng)框圖

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最終電源框圖

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有了這個(gè)新布局，我們就可以著手制作設(shè)備了！

開(kāi)發(fā)過(guò)程：

現(xiàn)場(chǎng)音響

我從實(shí)施 12 鍵鍵盤(pán)開(kāi)始，因?yàn)檫@是該項(xiàng)目的核心部分。我從朋友 ( https://www.hackster.io/nickericlester/ir-breakbeam-candy-dispenser-with-zelda-music-c76e65 )那里借來(lái)了代碼，使用我得到的揚(yáng)聲器制作了一個(gè)筆記庫(kù)并進(jìn)行交互用揚(yáng)聲器演奏音符。一旦我成功地在 PocketBeagle 上為迷你揚(yáng)聲器設(shè)置了 PWM 引腳并成功地讓它們播放指定的音符，我就開(kāi)始連接我的 12 音符鍵盤(pán)：

12 鍵鍵盤(pán)布局

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鍵盤(pán)由 PocketBeagle 上的單個(gè) 3.3V_OUT 引腳供電，每個(gè)按鈕都連接到跳線，該跳線連接到 PocketBeagle 上的不同 GPIO 引腳。在我的代碼中，我將每個(gè) GPIO 引腳設(shè)置為輸入并為每個(gè)音符標(biāo)記引腳。請(qǐng)注意，上圖中的某些按鈕并聯(lián)連接，以便在某些情況下共享電阻。通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn) GPIO 引腳默認(rèn)配置為拉低，并確保編寫(xiě)我的代碼，以便在 GPIO 讀取 1（即按下按鈕）時(shí)播放音符。通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置，我繼續(xù)使用節(jié)拍器

節(jié)拍器

相對(duì)于 12 鍵鍵盤(pán)，節(jié)拍器設(shè)置很簡(jiǎn)單。我通過(guò)滑動(dòng)開(kāi)關(guān)和電位計(jì)將其中一個(gè)揚(yáng)聲器連接到 PocketBeagle 上的 PWM 引腳，然后接地。滑動(dòng)開(kāi)關(guān)允許關(guān)閉節(jié)拍器，電位器通過(guò)改變揚(yáng)聲器接收的電壓來(lái)調(diào)節(jié)音量。

節(jié)拍器組裝。從左到右：速度旋鈕、電源開(kāi)關(guān)、音量、揚(yáng)聲器

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節(jié)拍器的下一步是可調(diào)速度。我將速度旋鈕連接到 PocketBeagle 模擬引腳（1.8V 輸出、參考、輸入），并將模擬讀數(shù)轉(zhuǎn)換為速度。袖珍比格犬使用該速度來(lái)確定節(jié)拍器發(fā)出聲音的時(shí)間。為了讓節(jié)拍器在用戶播放音樂(lè)時(shí)運(yùn)行，我設(shè)置了第二個(gè)線程來(lái)運(yùn)行節(jié)拍器與主要任務(wù)以及播放方法。

錄音/回放

該項(xiàng)目最困難的部分是弄清楚如何記錄用戶彈奏的音符并循環(huán)播放它們。硬件很簡(jiǎn)單，3.3V 電源通過(guò)一個(gè) 10kOhm 電阻器連接到一個(gè)滑動(dòng)開(kāi)關(guān)到一個(gè) GPIO 引腳，一個(gè)揚(yáng)聲器連接到一個(gè) PWM 引腳以及一個(gè)用于音量控制的電位器。

滑動(dòng)開(kāi)關(guān)切換錄制/播放模式

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左揚(yáng)聲器：播放，右揚(yáng)聲器：現(xiàn)場(chǎng)聲音

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然而，該軟件更加困難。