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EMETTRE des SONS

Note: vous trouverez des exemples de musiques faites avec le Propeller sur le site : Parallax.com -> Productinfo -> Microcontrollers ->Propeller Audio Links , il suffit de les copier sur votre ordinateur.

Voyez notamment des chants du 16 iéme sciécle en musique de synthése obtenus avec l'objet stéréo spacializer écrit par Chip Gracey le créateur du Propeller et grand amateur de musique ! et des effets spéciaux pour guitare (Coyote_1) ça vaut vraiment le détour

En branchant un petit haut parleur (Buzzer) sur la patte 18 du microcontroleur on peut lui faire émettre des sons et même produire une gamme simplifiée , en lui envoyant des impulsions a des fréquences égales a celles des sons que notre oreille entend .

Pour cela on connecte le buzzer directement, sans résistance, entre

• la patte 18 du Propeller (a relier au + du buzzer : il y a une marque + sur le dessus du buzzer pour le repérer )
• et la masse (un des trous sur les lignes noires de connecteurs) qui sera reliée a l'autre patte du buzzer.

Pour comprendre la production des sons , rappelez vous qu'une vibration est caractérisée par sa fréquence (nombre de vibrations par seconde) et qu'a partir de la fréquence on peut calculer la durée de chaque vibration qu'on appelle la période.

Cette période comprend une partie pendant laquelle le son est émis (dureeON) et une partie ou il n'y a plus de son émis (dureeOFF).

La méthode a utiliser est assez simple, mais il y a quelques nouveautés a connaitre:

• Noter que les fréquences que votre oreille peut entendre sont surtout sitées entre 1000 et 4000 Hertz (1000 a 4000 vibrations par seconde) il faut donc stimuler le buzzer par des impulsions correspondant a ces fréquences
• Par ailleurs, on va faire fonctionner le Propeller a sa vitesse d'horloge maximum , soit 80 millions de ticks par seconde. Pour cela ,au début du programme on définit deux constantes (valeurs qui ne seront jamais changées ) : _XINFREQ qui précise la fréquence du quartz que nous utilisons (ici on sait qu'il vibre a 5 millions de vibrations par seconde soit 5 megahertz) et _CLKMODE qui utilise la fréquence de base du quartz (XTAL1) multipliée par 16 grace a une boucle d'amplification du Propeller . On écrit (XTAL1 + PLL16X)
• on utilise la constante contenant la vitesse actuelle du Propeller appelée <clkfreq> pour calculer les durées (clkfreq correspond toujours a un délai de une seconde, c'est trés pratique pour régler les durées ON et OFF )

On va d'abord ecrire une méthode simple (aprés avoir mis la vitesse du Propeller a 80_000_000 hertz (80 mégaHertz) . Elle émettera une seule note.

CON

_XINFREQ =5_000_000

_CLKMODE = XTAL1 + PLL16X

PUB impulsionsbuzzer

dira[18]:=1

repeat 800

outa[18]:=1

waitcnt(60_000 + cnt)

outa[18] := 0

waitcnt(20_000 +cnt)

waitcnt(80_000_000 +cnt)

Exécutez cette méthode :

Quelle est la fréquence du son que vous entendez ?

Divisez par 2 les temps ON et OFF , que devient la fréquence ?

Qu' est ce qui a changé dans le son entendu ?

Divisez a nouveau les durées par 2

 

Maintenant on va faire jouer les 7 notes de la gamme (Do,Ré,Mi,Fa,sol,La, Si)

• Les musiciens donnent les fréquences de chaque note ,sur internet: 1046,1175,1318,1397,1568,1760,1975 et si on veut aussi le Do suivant 2093
• Comment faire jouer ça ? doit on écrire 7 méthodes Impulsionsbuzzer en les numérottant impulsionsbuzzer1,2,3...
• Et s i on essayait d'abord de créer un programme principal qu'on appellera gamme et qui appellera <impulsiosbuzzer> pour faire le travail ?
• Il faut que la méthode envoie Nfois l'impulsion , a une certaine fréquence qui dépend de la note a jouer et pendant un certain pourcentage du temps d'impulsion (ici on utilisera 90%du temps). Aussi on a modifie cette méthode en lui ajoutant 3 variables qui sont comme des boites a lettres: quand on appelle la méthode impulsionsbuzzer on remplit ces boites a lettres avec les chiffres a utiliser. Ainsi on a une méthode utilisable pour jouer toutes les notes de la gamme : ici il suffit de changer la fréquence.
• la méthode principale se contente donc d'appeller pour jouer chaque note la méthode ImpulsionsBuzzer en lui donnant donc des valeurs pour le nombre d'impulsions a envoyer sur la patte, la fréquence des sons, et le pourcentage de chaque période qui correspond a l'émission du son = niveau haut ( ON) . En fait on il lui indique le pourcentage de la période pendant lequel le signal est haut (pourcentON) et elle calcule les durées ON et OFF.
• pour calculer les durées ON et OFF on définit 3 variables internes a la méthode impulsionsbuzzer (dureeperiode, dureeON, dureeOFF) pour cela aprés le nom de la méthode on met un "|" suivi des noms de ces 3 variables séparés par des","

Voici le texte de la methode <gamme> ( les textes qui suivent un caractére ' sont des commentaires )

CON

_XINFREQ = 5_000_000 'la fréquence du quartz de notre montage soit 5 mégahertz

_CLKMODE = XTAL1 + PLL16X 'on multiplie la fréquence du quartz par 16 et onn obtient donc 80 méga hertz pour le Propeller

N=1' ici on pourrait utiliser des multiples des fréquences de base en faisant N=2 ou 3

PUB gamme

Impulsionsbuzzer(400, 1046*N,90) 'Do en fait multiples de 1046,5
Impulsionsbuzzer(400, 1175*N,90) 'Ré en fait multiples de 1174,7
Impulsionsbuzzer(400, 1318*N,90) 'Mi en fait multiples de 1318,5
Impulsionsbuzzer(400, 1397*N,90) 'Fa en fait multiples de 1396,9
Impulsionsbuzzer(400, 1568*N,90) 'Sol en fait multiples de 1568,0
Impulsionsbuzzer(400, 1760*N,90) 'La en fait multiples de 1760
Impulsionsbuzzer(400, 1975*N,90) 'Si en fait multiples de 1975,5
Impulsionsbuzzer(400, 2093*N,90) 'Do en fait multiples de 2093,0

'noter que la fréquence de référence est le LA qui vibre a 440 HERTZ, ici on a l'harmonique de niveau 4 '(440*4) =1760 et quand on multiplie les fréquences d'une gamme par 2 on passe a l'octave suivante

PUB Impulsionsbuzzer (Nfois ,frequence,pourcentON) | dureeperiode, dureeON, dureeOFF

dira[18]:=1 ' on ouvre le pin 18 en emission
dureeperiode:=(clkfreq/frequence) ' clkfreq correspond toujours a une seconde et comme la periode est le nombre d'impulsions par seconde c'est facile de calculer la durée d'une période
dureeON:= (dureeperiode * pourcentON)/100
dureeOFF:= dureeperiode-dureeON

repeat Nfois 'on fait vibrer Nfois le buzzer

outa[18]:=1 'on met la patte 18 sur ON c'est a dire allumée
waitcnt(dureeON + cnt) 'on laisse allumé pendant durée ON
outa[18] := 0 'on met la patte 18 sur OFF c'est a dire éteint
waitcnt (dureeOFF + cnt) 'on laisse éteint pendant dureeOFF

waitcnt (clkfreq/4 + cnt) 'délai entre 2 notes

Noter: un buzzer donne des sons peu puissants et peu musicaux mais il suffit de le remplacer par un petit montage avec un circuit intégré amplificateur de son et un haut parleur pour avoir un son plus satisfaisant (cout : moins de 5 euros de composants) .Le programme actuel utilise waitcnt pour les délais ça suffit pour des fréquences juqu'a autour de 1000 hertz , aussi c'est un peu juste pour les notes aigues de la gamme (vers 2000 hertz) .Ca irait mieux avec les compteurs rapides des registres du Propeller qui vont 50 fois plus vite , mais c'est hors des limites de ce projet.

Faire plusieurs choses en même temps !

Voyons maintenant si on peut faire clignoter une LED avec la méthode clignote16 (que nous avons écrite la derniére fois) pendant qu'on fait de la musique,sans programmation compliquée : c'est possible car le Propeller a 8 cerveaux appelés <cogs> qui travaillent en paralléle , mais qui partagent les variables déclarées dans le chapitre VAR des programmes en les écrivant sur une sorte de tableau noir visible par tous les programmes.

Pour démarrer une méthode dans un nouveau cog il faut:

• d'abord lui reserver de l'espace dans la mémoire en écrivant dans la zone VAR du programme : long pile[20] ce qui réserve 20 cases mémoire de 32 bits ou le nouveau cog va pouvoir faire des calculs et les loger a l'adresse<pile > qu'on pourra utiliser comme une adresse internet en écrivant @pile.
• puis pour démarrer le programme clignote16 dans cet autre cerveau ,on écrit : cognew (clignote16 , @pile)

Bien sur il faudra recopier les méthodes du programme clignote16 a la suite du programme sons.

Et on aura :

CON
_CLKMODE = XTAL1 + PLL16X 'Set to ext low-speed crystal, 16x PLL
_XINFREQ = 5_000_000 'Frequency on XIN pin is 5 MHz

N=1' on pourrait utiliser des multiples des fréquences de base

VAR

long pile[20] 'on réserve de la place pour les calculs du nouveau cog

PUB principal 'une méthode principale ça ne fait rien ça appelle d'autres méthodes pour faire le travail

cognew ( clignote16 , @pile)) 'on démarre le programme clignote16 un peu modifié

gamme 'on démarre le programme gamme

PUB gamme 'on appelle la méthode <Impulsionsbuzzer> en lui disant, le nombre d'impulsions, leur fréquence et le % du temps de l'impulsion ou la patte sera ON (ici 90%)

Impulsionsbuzzer(400, 1046*N,90) 'Do en fait multiples de 1046,5
Impulsionsbuzzer(400, 1175*N,90) 'Ré en fait multiples de 1174,7
Impulsionsbuzzer(400, 1318*N,90) 'Mi en fait multiples de 1318,5
Impulsionsbuzzer(400, 1397*N,90) 'Fa en fait multiples de 1396,9
Impulsionsbuzzer(400, 1568*N,90) 'Sol en fait multiples de 1568,0
Impulsionsbuzzer(400, 1760*N,90) 'La en fait multiples de 1760
Impulsionsbuzzer(400, 1975*N,90) 'Si en fait multiples de 1975,5
Impulsionsbuzzer(400, 2093*N,90) 'Do en fait multiples de 2093,0
Impulsionsbuzzer(400, 2093*N,0) 'un silence

PUB Impulsionsbuzzer (Nfois ,frequence,pourcentON) | dureeperiode, dureeON, dureeOFF

dira[18]:=1 ' on ouvre le pin 18 en emission
dureeperiode:=(clkfreq/frequence) ' clkfreq correspond toujours a une seconde donc il est facile de calculer la duree d'une impulsion
dureeON:= (dureeperiode * pourcentON)/100 'on calcule le temps ON
dureeOFF:= dureeperiode-dureeON

repeat Nfois 'noter que ce qui est a répéter doit être décalé d'un cran a droite

outa[18] :=1
waitcnt(dureeON + cnt)
outa[18]:=0
waitcnt (dureeOFF + cnt)

waitcnt (clkfreq/4 + cnt)

PUB clignote16 'ce texte doit commencer tout a gauche la ligne et PUB indique que cette méthode est publique

dira[16]:=1 'on ouvre la porte correspondant a la patte 16 du Propeller

repeat ' ici comme on a pas mis de nombre de répétitions la boucle va tourner sans arret

outa[16] := 1 ' on met la patte 16 a la tension haute => la LED recoit du courant
waitcnt(3_000_000 + cnt) 'on attend 3_000_000 cycles de l'horloge du propeller
outa[16] := 0 'on met la patte 16 a la tension basse => la LED s'éteint
waitcnt(3_000_000 + cnt) 'on attend 3_000_000 cycles de l'horloge du propeller

QU'EST CE QU'ON A VU ?

• Comment une méthode principale appelle d'autres méthodes pour faire le travail
• Que quand on appelle une méthode on peut lui dire combien de fois elle va répéter un message, combien de temps va durer chaque message et sur ce temps quel pourcentage sera ON (diode allumée ou son émis)
• Qu'on peut faire marcher deux programmes en paralléle en utilisant <cognew >.C' est trés utile pour un robot et je ne connais aucun microcontrolleur qui fasse cela aussi facilement que le Propeller.

Notez que les programmeurs qui sont des gens pressés ? utilisent souvent des formes abbrégées de commandes, ainsi:

outa[16]~~ forme abbrégée de la commande outa[16]:=1

!outa[16] qui inverse la tension sur la patte 16 : si elle était de 0 elle la met a 3,3 volts et si elle était a3,3 volts elle la met a 0