Wemos D1 mini Shield: Buzzer Shield

Das Wemos D1 mini Buzzer Shield verfügt über einen einfachen Piezo / Buzzer über welchen man Töne in verschiedenen Tonlagen wiedergeben kann. Es ist sogar möglich eine kleine Melodie abzuspielen.

Das Shield wird mit einfachen Stiftleisten geliefert, da jedoch der Buzzer eine sehr geringe Bauhöhe hat, bietet es sich an die kleinen, kurzen Stiftleisten gegen lange Stiftleisten mit Buchsen auszutauschen.

Dieser Wechsel hat den Vorteil das man nun noch weitere Shields auf das Buzzer Shield stapeln kann.

Anschluss

Da auch dieses Shield einfach auf den Wemos D1 mini gesteckt werden kann, ist der Anschluss relativ einfach zu bewerkstelligen, jedoch muss man zuerst den PIN wählen, über welchen der Buzzer „angesprochen“ werden soll.

Dieses geschieht, indem man die beiden Lötstellen miteinander verbindet.

Programmieren eines Sketches

Nachdem nun der Pin gewählt wurde kann mit dem Programmieren des Sketches begonnen werden.

Die Funktion um einen Ton auf einem Buzzer zu generiert lautet „tone“ und hat 2 verschiedene Aufrufmöglichkeiten:

• tone(pin, frequenz)
• tone(pin, frequenz, dauer)

Die Wiedergabe des Tones kann man jederzeit mit dem Befehl noTone(pin); abbrechen.

Lied „Alle meine Entchen“

Als erstes wollen wir das Kinderlied „Alle meine Entchen“ auf dem Buzzer Shield abspielen, dazu besorgt man sich die Noten als Texte und dazu die passenden Frequenzen.
Die Frequenzen kann man aus dem Beispiel „ToneMelody“ der Arduino Referenz entnehmen.

Für dieses Lied haben wir die Töne

c, d, e, f, g, g,
a, a, a, a, g
a, a, a, a, g
f, f, f, f, e, e
d, d, d, d, c

Welche wir in ein Array speichern und durch die Frequenzen der einzelnen Töne ersetzen.

#define a  1136 //Note a
#define c  1915 //Note c
#define d  1700 //Note d
#define e  1519 //Note e
#define f  1432 //Note f
#define g  1275 //Note g

//Die Noten
int notes[] = {c, d, e, f, g, g,-1, a, a, a, a, g,-1, a, a, a, a, g,-1, f, f, f, f, e, e,-1, d, d, d, d, c};

Nun noch die Takte damit das ganze eine „runde“ Melodie ergibt.

//Die länge der Note
int takt[] =  {2, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 2};

Zu jeder Note sollte es nun einen Takt geben. (Ich prüfe dieses später in der loop.)

Nun können in einer Schleife die Noten und die dazugehörigen Takte ausgewertet und wiedergegeben werden.

//Die länge des Arrays ermitteln.
int numberOfNotes = sizeof(notes)/sizeof(int);

//Für jede Note im Array 
for(int i=0; i<numberOfNotes; i++){
  int value = notes[i]; //Holen der Note aus dem Array an der Position i
  // den Takt * das Tempo
  int t = takt[i]* tempo;
  //Wenn die Note den Wert -1 hat dann
  //eine Pause einlegen
  if (notes[i] == -1) {
    delay(t);
  } else {
    //Wenn die Note nicht den Wert -1 hat
    //dann die Note wiedergeben
    playNote(value, t);  
  }
  //Eine kleine Pause zwischen den Noten.
  delay(tempo / 2); 
}

Der gesamte Sketch

int buzzer=D5;

#define a  1136 //Note a
#define c  1915 //Note c
#define d  1700 //Note d
#define e  1519 //Note e
#define f  1432 //Note f
#define g  1275 //Note g

//Die Noten
int notes[] = {c, d, e, f, g, g,-1, a, a, a, a, g,-1, a, a, a, a, g,-1, f, f, f, f, e, e,-1, d, d, d, d, c};
//Die länge der Note
int beat[] =  {2, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 2};
int tempo = 200; //Das Tempo des Liedes

//Anzahl der Noten
//hier kann man auch die Länge des Arrays mit der Funktion sizeOf() ermitteln
//aber für dieses Beispiel mit einer festen Länge ist das einfacher.
const int numberOfNotes = 31;

void setup() {
  Serial.begin(9600); //Begin der seriellen Kommunikation mit 9600 Baud
  pinMode(buzzer, OUTPUT); //Setzen des Buzzers als Ausgangssignal
}

void loop() {
  //Für jede Note im Array 
  for(int i=0; i<numberOfNotes; i++){
    int value = notes[i]; //Holen der Note aus dem Array an der Position i
    // den Takt * das Tempo
    int b = beat[i]* tempo;
    //Wenn die Note den Wert -1 hat dann
    //eine Pause einlegen
    if (notes[i] == -1) {
      delay(b);
    } else {
      //Wenn die Note nicht den Wert -1 hat
      //dann die Note wiedergeben
      playTone(value, b);  
    }
    //Eine kleine Pause zwischen den Noten.
    delay(tempo / 2); 
  }
 //Nachdem das Lied abgespielt wurde eine Pause von 5 sek. einlegen.
  delay(5000);
}

//Funktion zum abspielen einer Frequenz.
//Erwartet eine Freuqenz (tone) und eine Dauer (duration)
void playTone(int tone, int duration) {
  for (long i = 0; i < duration * 1000L; i += tone * 2) {
    digitalWrite(buzzer, HIGH);
    delayMicroseconds(tone);
    digitalWrite(buzzer, LOW);
    delayMicroseconds(tone);
  }
}

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