Émission d’un son (seconde générale)

Programme de seconde générale 2019 - Enseignement commun

Utiliser un dispositif comportant un microcontrôleur pour produire un signal sonore.

Principe

Certains microcontrôleurs (Arduino et Micro:bit) ne possédant pas de sortie analogique (CNA) pour générer des tensions sinusoïdales, une méthode simple pour produire un son est de générer une tension carrée (entre 0 et Vcc) de fréquence f à l’entrée d’un haut-parleur.

Le son obtenu par cette technique n’est pas pur car il comporte des harmoniques aux fréquences 3f, 5f, 7f, …

Avertissement

Pour les faibles fréquences, le son devient « métallique » avec la présence importante d’harmoniques !

Méthode 1 : construire le signal carré

Arduino (C/C++)

#define brocheHP 8

float frequence=440;
float periode=1/frequence;

void setup(){
    pinMode(brocheHP, OUTPUT);
}

void loop(){
  digitalWrite(brocheHP,HIGH);
  delayMicroseconds(1000000*periode/2.0);
  digitalWrite(brocheHP,LOW);
  delayMicroseconds(1000000*periode/2.0);
}

Arduino (Python/Nanpy)

Cette méthode n’est pas applicable ici car le pilotage de l’Arduino par Nanpy est trop lent !

Méthode 2 : utiliser une fonction spéciale

Arduino (C/C++)

/*
Exemple Arduino
*/
#include "pitches.h"

// notes in the melody:
int melody[] = {NOTE_C4, NOTE_G3,NOTE_G3, NOTE_A3, NOTE_G3,0, NOTE_B3, NOTE_C4};

// note durations: 4 = quarter note, 8 = eighth note, etc.:
int noteDurations[] = {4, 8, 8, 4, 4, 4, 4, 4 };

void setup() {
for (int thisNote = 0; thisNote < 8; thisNote++) {
   int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote];
   tone(8, melody[thisNote],noteDuration);
   int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
   delay(pauseBetweenNotes);
   noTone(8);
}
}

void loop() {
// Pas de boucle ici !
}

Arduino (Python/Nanpy)

La classe Note de Nanpy dispose des méthodes :

• play(fréquence, durée) pour jouer une note pendant un durée en ms ;
• stop() pour arrêter la lecture de la note.

# Nanpy v0.96
from nanpy import ArduinoApi, SerialManager, Tone
from time import sleep

port = SerialManager(device='/dev/ttyACM0')  # Sélection du port série (exemple : device = 'COM6')
uno = ArduinoApi(connection=port)            # Déclaration de la carte Arduino Uno

note =  [Tone.NOTE_C4, Tone.NOTE_G3, Tone.NOTE_G3, Tone.NOTE_A3,
         Tone.NOTE_G3, 0 , Tone.NOTE_B3, Tone.NOTE_C4]
noteDuration = [4, 8, 8, 4,
                4, 4, 4, 4]

hp = Tone(8)                                 # Haut parleur sur broche 8

for i in range(8):
   duree = 1000/noteDuration[i]              # durée en ms
   hp.play(note[i] , duree)                  # jouer la note
   sleep(1.3*duree*1E-3)                     # pause en les notes

hp.stop()                                    # Arrêt de la lecture

Note

Une méthode tone() équivalent à celle du langage Arduino a été ajoutée dans la version modifiée de Nanpy d’Eurosmart.

# Version modifiée de Nanpy par Eurosmart
from nanpy import ArduinoApi, SerialManager, Tone
from time import sleep

port = SerialManager(device='/dev/ttyACM0')  # Sélection du port série (exemple : device = 'COM6')
uno = ArduinoApi(connection=port)            # Déclaration de la carte Arduino Uno

melody =  [Tone.NOTE_C4, Tone.NOTE_G3, Tone.NOTE_G3, Tone.NOTE_A3, Tone.NOTE_G3, 0 , Tone.NOTE_B3, Tone.NOTE_C4]
noteDuration = [4, 8, 8, 4, 4, 4, 4, 4]

pinHP = 8                          # Haut-parleur sur broche 8

for i in range(8):
    duree = 1/noteDuration[i]      # durée en ms
    uno.tone(pinHP, melody[i])     # Lecture de la note
    sleep(duree)                   # Attendre la lecture
    uno.noTone(pinHP)              # Arrêt de la note
    sleep(duree*1.3)               # Pause entre les notes

Applications

• Hauteur d’un son (relation entre fréquences et notes).
• Générer une mélodie à partir de plusieurs notes.