samedi 23 juillet 2011

Clavier d'orgue électronique et sa matrice

Maintenant que mon Arduino est capable de converser en langage MIDI, ce serait chouette de lui annexer un clavier.  Il existe des solutions plutôt simples comme le shield MidiVox, qui permet de relier un clavier compatible MIDI à l'Arduino; mais je dispose, dans ma caverne d'Ali Baba, de deux claviers récupérés d'un orgue électronique Yamaha Electone des années 1980 et j'aimerais bien les utiliser.

Les deux claviers sont identiques (sur l'orgue, un d'entre eux servait pour la main droite, l'autre pour la main gauche); ils comportent 37 touches (3 octaves) et dans la mesure du possible, j'aimerais bien utiliser tel quel leur circuit de matrice constitué de 37 interrupteurs et 37 diodes reliés à un connecteur à 20 broches (4 des broches de ce connecteur sont inutilisées).

En observant la platine de circuit intégré et en testant mes hypothèses au moyen d'un multimètre, j'ai pu déterminer que toutes les notes séparées d'un intervalle d'un octave sont reliées entre elles par un conducteur ( par exemple, toutes les touches "ré" sont directement reliées à la première broche du connecteur, en haut à gauche).   L'autre côté de chaque interrupteur est relié à une diode, puis à une autre broche du connecteur.  Ainsi, si j'appuie sur le ré le plus grave, on peut faire circuler un courant entre la première broche à gauche et la dernière à droite.  Pour le ré qui se trouve un octave plus haut, le seul trajet conducteur se trouve entre la première broche à gauche et l'avant-dernière broche à droite, etc.

Les paires de broches qui sont reliées par un trajet conducteur permettent de déterminer quelles touches du clavier sont enfoncées.

Maintenant, il reste à voir comment relier tout ça à l'Arduino (je suppose qu'il faudra multiplexer tout ça, question de diminuer un peu le nombre de sorties nécessaires sur l'Arduino), puis concevoir un sketch qui balaiera les différentes paires de connecteur afin de déterminer quelles touches sont enfoncées.

On va bien s'amuser!

(Pour un peu plus d'info sur les matrices de clavier)

Mise à jour (8 mai 2012):  Cet article a maintenant une suite:  Décodage d'un clavier d'orgue par un Arduino

mercredi 20 juillet 2011

Communication MIDI avec un Arduino

J'ai  exploré la communication entre un Arduino et un clavier musical par l'entremise du protocole MIDI.  J'ai d'abord réalisé le circuit (très simple) proposé ici :  il est constitué de quelques fils, une résistance de 220 Ω et un jack MIDI femelle, aussi appelés DIN5 (j'allais en commander un quand je me suis souvenu de mon antique interface Mac Man qui ne fonctionne plus avec mes ordinateurs actuels:  j'ai donc récupéré ses 4 jacks MIDI).

Le code proposé sur la même page web se contente de jouer toutes les notes en ordre croissant.  En plus d'émettre des message "note on", je voulais utiliser plusieurs canaux MIDI en même temps, chacun produisant le son d'un instrument distinct.  C'est ce que j'ai réalisé avec le sketch ci-dessous.

J'ai assigné un son d'instrument aux canaux MIDI 0, 1 et 2 en me basant sur les spécifications du General MIDI .  Par convention, le canal 10 est réservé aux percussions et n'est pas affecté par les messages "program change".

On joue une note par un message "note on" en spécifiant le canal, le numéro de la note (référence ici) et sa vélocité (son volume sonore, en gros).  On interrompt la note de la même façon, en lui assignant une vélocité de zéro.  Lorsqu'on oublie d'interrompre la note, ça peut être très laid!

Cette première expérimentation pourrait ouvrir la voie à des projets plus ambitieux comme exécuter des fichiers MIDI stockés sur une carte SD, ou construire un contrôleur MIDI...






/*
 MIDI OUT DEMO

Ce sketch permet à l'Arduino de jouer une mélodie sur un clavier MIDI.

 Inspiré de ce fichier:    http://www.arduino.cc/en/Tutorial/MIDI
(voir au même endroit pour le circuit)

 */

/*  On définit quelques notes qu'on va utiliser: ce sera plus pratique que les valeurs hexadécimales!
    Voir http://www.wavosaur.com/download/midi-note-hex.php  */

#define NOTE_G2 0x2B 
#define NOTE_C3 0x30 
#define NOTE_C4 0x3C
#define NOTE_D4 0x3E
#define NOTE_E4 0x40
#define NOTE_F4 0x41
#define NOTE_G4 0x43
#define NOTE_A4 0x45
#define NOTE_B4 0x47
#define NOTE_C5 0x48
#define NOTE_D5 0x4A
#define NOTE_E5 0x4C
#define NOTE_F5 0x4D
#define NOTE_G5 0x4F
#define NOTE_A5 0x51
#define NOTE_B5 0x53


void setup() {
  //  Réglage du MIDI baud rate:
  Serial.begin(31250);
}

void loop() {

  // préparation des instruments:
  ProgChange(0,34);  // Bass guitar sur le canal 0
  ProgChange(1,16);  // orgue sur le canal 1
  ProgChange(2,80);  // synthé sur le canal 2
  // le canal 9 joue toujours des percussions


  noteOn(0x99, 42, 0x45);  // Closed Hi-Hat
  noteOn(0x99, 36, 0x45);  // Bass Drum
  noteOn(0x90, NOTE_C3, 0x45);  // Basse
  noteOn(0x92, NOTE_E5, 0x50);  // Synthé
  delay(200);
  noteOn(0x99, 42, 0x00);  // Closed Hi-Hat fin
  noteOn(0x99, 36, 0x00);  // Bass Drum fin
  noteOn(0x92, NOTE_E5, 0x00);  // Synthé fin


  noteOn(0x99, 42, 0x45);  // Closed Hi-Hat
  noteOn(0x92, NOTE_D5, 0x50);  // Synthé
  delay(200);
  noteOn(0x99, 42, 0x00);  // Closed Hi-Hat fin
  noteOn(0x90, NOTE_C3, 0x00);  // Basse fin
  noteOn(0x92, NOTE_D5, 0x00);  // Synthé fin


  noteOn(0x99, 42, 0x45);  // Closed Hi-Hat
  noteOn(0x99, 38, 0x45);  // Bass Drum
  noteOn(0x91, NOTE_C4, 0x65);  // orgue
  noteOn(0x91, NOTE_E4, 0x65);  // orgue
  noteOn(0x91, NOTE_G4, 0x65);  // orgue
  delay(200);
  noteOn(0x99, 42, 0x00);   // Closed Hi-Hat fin
  noteOn(0x99, 38, 0x00);   // Bass Drum fin

  noteOn(0x99, 42, 0x45);   // Closed Hi-Hat
  delay(200);
  noteOn(0x99, 42, 0x00);   // Closed Hi-Hat fin
  noteOn(0x91, NOTE_C4, 0x00);  // orgue fin
  noteOn(0x91, NOTE_E4, 0x00);  // orgue fin
  noteOn(0x91, NOTE_G4, 0x00);  // orgue fin


  noteOn(0x99, 42, 0x45);  // Closed Hi-Hat
  noteOn(0x99, 36, 0x45);  // Bass Drum
  noteOn(0x90, NOTE_G2, 0x45);  // Basse
  noteOn(0x92, NOTE_G5, 0x50);  // Synthé
  delay(200);
  noteOn(0x99, 42, 0x00);  // Closed Hi-Hat fin
  noteOn(0x99, 36, 0x00);  // Bass Drum fin
  noteOn(0x92, NOTE_G5, 0x00);  // Synthé fin


  noteOn(0x99, 42, 0x45);  // Closed Hi-Hat
  noteOn(0x92, NOTE_E5, 0x50);  // Synthé
  delay(200);
  noteOn(0x99, 42, 0x00);  // Closed Hi-Hat fin
  noteOn(0x90, NOTE_G2, 0x00);  // Basse fin
  noteOn(0x92, NOTE_E5, 0x00);  // Synthé fin


  noteOn(0x99, 42, 0x45);     // Closed Hi-Hat
  noteOn(0x99, 38, 0x45);    // Bass drum
  noteOn(0x91, NOTE_C4, 0x65);  // orgue
  noteOn(0x91, NOTE_E4, 0x65);  // orgue
  noteOn(0x91, NOTE_G4, 0x65);  // orgue
  delay(200);
  noteOn(0x99, 42, 0x00);    // Closed Hi-Hat fin
  noteOn(0x99, 38, 0x00);   // Bass drum fin

  noteOn(0x99, 42, 0x45);   // Closed Hi-Hat
  delay(200);
  noteOn(0x99, 42, 0x00);   // Closed Hi-Hat fin
  noteOn(0x91, NOTE_C4, 0x00);  // orgue fin
  noteOn(0x91, NOTE_E4, 0x00);  // orgue fin
  noteOn(0x91, NOTE_G4, 0x00);  // orgue fin

}

void noteOn(int cmd, int pitch, int velocity) {
  Serial.print(cmd, BYTE);
  Serial.print(pitch, BYTE);
  Serial.print(velocity, BYTE);
}


void ProgChange(int channel, int prognumber) {
  Serial.print(0xC0+channel, BYTE);
  Serial.print(prognumber, BYTE);
}

void PitchBend (int low,int high){
  Serial.print(0xE0, BYTE);
  Serial.print(low, BYTE);
  Serial.print(high, BYTE);
}



Mise à jour (12 mai 2012):  Cet article a maintenant une suite:  Clavier MIDI à base d'Arduino

Mise à jour (10 août 2012):  Avec Arduino 1.0, il faut remplacer tous les "Serial.print(...,BYTE)" par des Serial.write(...).

Mise à jour (22 août 2012):  Pour faire aussi du "MIDI IN" avec un Arduino.

Yves Pelletier (Twitter: @ElectroAmateur)

mercredi 6 juillet 2011

Diagramme en bâton sur un afficheur à cristaux liquides

Comme petit exercice d'appropriation de l'Arduino et des afficheurs à cristaux liquide (ACL ou LCD en anglais), j'ai décidé de réaliser ce montage dans lequel la longueur d'une barre horizontale varie selon la valeur d'un voltage appliqué sur une des entrées analogiques (si vous avez vu ma tentative précédente au moyen de LEDs, vous constaterez qu'il s'agit presque d'une obsession chez moi!).

Je m'attendais à quelque chose de moyennement compliqué, comme par exemple être obligé de créer mes propres polices de caractères en forme de rectangle, mais c'est finalement assez simple:  il s'agit d'afficher des rectangles noirs ou blancs aux endroits appropriés.


Dans le schéma de circuit illustré ci-dessus, R1 est un potentiomètre de 5 kΩ qui permet de faire varier le voltage dans l'entrée analogique numéro 2 de l'Arduino et, par conséquent, de faire varier la longueur de la barre indicatrice sur l'afficheur.  Bien entendu, dans un projet utile, ce voltage pourrait provenir d'un capteur afin d'afficher une valeur mesurée.  La barre horizontale pourrait également indiquer la valeur d'un paramètre modifiable par l'utilisateur, comme par exemple le volume sonore.

Le reste du circuit est identique à celui qui est proposé dans l'exemple "Hello World!" du site officiel de l'Arduino, qui constitue une excellente initiation au branchement d'un afficheur LCD à l'Arduino.   R2 est un potentiomètre de 10 kΩ qui ne sert qu'à modifier le contraste de l'afficheur (vous pouvez le remplacer par une résistance fixe lorsque vous connaissez la valeur qui permet un affichage net).


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