描述

訪問我的 Github：https ://github.com/jas21RICE/ENGI301/tree/master/project_01

背景：

該項目的目標是使用小型 PocketBeagle 板創(chuàng)建一種易于制作且易于使用的樂器。作為一名音樂家，我一直喜歡在我周圍的事物中尋找音樂，并盡我所能創(chuàng)作音樂，但現(xiàn)在我已經(jīng)成功地制作了可以制作音樂的東西！

研究與規(guī)劃

在我開始開發(fā)這個項目之前，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Hackster.io項目中汲取了一些靈感來實現(xiàn)我要實現(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

在我仔細閱讀其他項目以獲得靈感后，我想出了一個我希望在設備上看到的功能列表：

1. 現(xiàn)場音效，就像任何鍵盤或鋼琴一樣

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，我開始規(guī)劃實現(xiàn)每個功能所需的基本 UI 硬件。我決定我需要三個揚聲器，一個用于播放，一個用于現(xiàn)場聲音，一個用于節(jié)拍器。我需要 12 個用于合成器按鍵的按鈕，以及一個用于在需要新錄音時清除錄制音樂的按鈕。此外，我需要四個可變電阻器，三個用于音量控制，一個用于節(jié)拍器的速度控制。我還想要兩個 4 位十六進制顯示器以及一個用于節(jié)拍器的 LED。確定了可能的零件清單后，我創(chuàng)建了該設備的外觀模型：

第一個 UI Layout 設計理念

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有了我最初的 UI 設計布局，我就開始為我的每個控件規(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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第一個電源框圖

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然而，在開始開發(fā)過程后不久，我發(fā)現(xiàn)我可能無法實現(xiàn)我最初想要的所有功能。我努力完成我能給定的時間范圍內(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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有了這個新布局，我們就可以著手制作設備了！

開發(fā)過程：

現(xiàn)場音響

我從實施 12 鍵鍵盤開始，因為這是該項目的核心部分。我從朋友 ( https://www.hackster.io/nickericlester/ir-breakbeam-candy-dispenser-with-zelda-music-c76e65 )那里借來了代碼，使用我得到的揚聲器制作了一個筆記庫并進行交互用揚聲器演奏音符。一旦我成功地在 PocketBeagle 上為迷你揚聲器設置了 PWM 引腳并成功地讓它們播放指定的音符，我就開始連接我的 12 音符鍵盤：

12 鍵鍵盤布局

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鍵盤由 PocketBeagle 上的單個 3.3V_OUT 引腳供電，每個按鈕都連接到跳線，該跳線連接到 PocketBeagle 上的不同 GPIO 引腳。在我的代碼中，我將每個 GPIO 引腳設置為輸入并為每個音符標記引腳。請注意，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。通過一些實驗，我發(fā)現(xiàn) GPIO 引腳默認配置為拉低，并確保編寫我的代碼，以便在 GPIO 讀取 1（即按下按鈕）時播放音符。通過鍵盤設置，我繼續(xù)使用節(jié)拍器

節(jié)拍器

相對于 12 鍵鍵盤，節(jié)拍器設置很簡單。我通過滑動開關和電位計將其中一個揚聲器連接到 PocketBeagle 上的 PWM 引腳，然后接地。滑動開關允許關閉節(jié)拍器，電位器通過改變揚聲器接收的電壓來調(diào)節(jié)音量。

節(jié)拍器組裝。從左到右：速度旋鈕、電源開關、音量、揚聲器

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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確定節(jié)拍器發(fā)出聲音的時間。為了讓節(jié)拍器在用戶播放音樂時運行，我設置了第二個線程來運行節(jié)拍器與主要任務以及播放方法。

錄音/回放

該項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。硬件很簡單，3.3V 電源通過一個 10kOhm 電阻器連接到一個滑動開關到一個 GPIO 引腳，一個揚聲器連接到一個 PWM 引腳以及一個用于音量控制的電位器。

滑動開關切換錄制/播放模式

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左揚聲器：播放，右揚聲器：現(xiàn)場聲音

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然而，該軟件更加困難。