PRÁTICA 7 – RTTTL PLAYER COM PIC
Objetivos:
- Aprender a gerar tons e música usando ondas quadradas
- Conhecer a frequência das notas músicas, compasso e temporizações.
Introdução:
Um microprocessador pode ser programado para gerar ondas quadradas com temporização exata para uma música. No caso deste projeto, uma sequência de notas musicas, armazenada no formato RTTTL (Ring Tone Text Transfer Language), é decodificado e enviado a um amplificador conectado a um alto-falante.
Para gerar a onda quadrada na mesma frequência (tom) da nota musical, utilizaremos o temporizador número zero (timer0) do PIC. Abaixo temos as frequências tradicionais da primeira oitava musical de qualquer instrumento. Perceba que a razão entre notas subsequentes é .
O temporizador zero do PIC (TIMER0) funciona da seguinte forma: o clock do microprocessador é divido por quatro e a seguir é dividido por um número N chamado PRESCALER que pode ser 1,2,4,8…32 configurável pelo usuário. A seguir, o clock dividido é alimentado a um contador de M a 255, onde M, também conhecido como PRELOAD, é configurável.
Quando o contador resseta, ou seja, chega a ZERO, o programa que roda no microprocessador é interrompido e inicia-se outro programa. Este processor é conhecido como “interrupção”.
Durante a interrupção o pic modificará a porta RA0 (BIT ZERO DA PORTA A) de ZERO para UM ou de UM para ZERO (FLIP). Dessa forma, uma onda quadrada será gerada em RA0 e sua frequência será determinada por N (TIMER0 PRESCALER) e M (TIMER0 PRELOAD).
O valor da frequência gerada em RA0 é calculado por:
Como N varia apenas em potências inteiras de 2, seu valor será utilizado para trocar a oitava da nota a ser gerada em RA0. O valor de M, portanto, será o ajuste fino da frequência da nota. Um exemplo: para N=8 e M=114 teremos:
Assim, um semiciclo de onda quadrada terá frequência 880Hz, ou seja, um ciclo inteiro terá metade da frequência ou 440Hz, a frequência da nota Lá fundamental da primeira oitava.
Trocando o valor de M pode-se obter todas as 12 diferentes notas musicais. Trocando-se o valor de N pode-se modificar a escala. Em N=8 teremos a escala fundamental, em N=4,2 e 1 teremos as escalas mais agudas totalizando 4 oitavas inteiras, o suficiente para tocar qualquer música em RTTTL.
O formato RTTTL divide as notas musicais por vírgulas, onde uma nota é codificada por um número representando o tempo, uma letra representando a nota, um outro número representando a oitava e os caracteres “#” e “.” representando sustenido e nota pontilhada.
No exemplo acima, três notas são apresentadas em RTTTL: “16d#” é uma nota ré (d) sustenido com tempo 1/16, “a” é uma nota lá e “32a4” é um lá da oitava número 4 com 1/32 de tempo.
Quando tempo e/ou oitava são omitidos, assume-se tempo e oitava padrões. Em todo arquivo RTTTL são indicadas as oitavas e tempos padronizados assim como o valor de temporização chamado “Beats por Minute” que definie a temporização da música como um todo. Cada Beat ou batida representa um quarto de uma nota inteira.
Abaixo tempos a versão da música tema de Os Simpsons em formato RTTTL. A oitava padrão é 5 e o tempo padrão é 4. São 180 batidas por minuto:
c.6,4e6,f#6,8a6,g.6,e6,c6,8a,8f#,8f#,8f#,2g,8p,8p,8f#,8f#,8f#,8g,a#.,8c6,8c6,8c6,c6
Tarefa:
- Compilar o programa 1 (abaixo) em C usando o MikroC e gerar o arquivo HEX.
- Enviar o arquivo HEX para o pic usando o pickit2.
- Montar o circuito e verificar o funcionamento.
- Configurações para o projeto (em project -> edit project)
- OSCILLATOR SELECTION: INTOSC
- MASTER CLEAR: DISABLE
- POWER-UP TIMER: ENABLE
- Todas as outras opções: DISABLE
Programa 1 – MÚSICA:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 |
int pausa = 1; char timer0freq; int loop; int music_end = 0; //TEST //const int oitava_padrao = 4; //const int tempo_padrao = 1; //const char musica[] = "a,a,a,a,a,a,a,a,a,a"; //Mozart //const int oitava_padrao = 5; //const int tempo_padrao = 16; //const beatsperminute = 125; //const char musica[] = "16d#,c#,c,c#,8e,8p,f#,e,d#,e,8g#,8p,a,g#,g,g#,d#6,c#6,c6,c#6,d#6,c#6,c6,c#6,4e6,8c#6,8e6,32b,32c#6,d#6,8c#6,8b,8c#6,32b,32c#6,d#6,8c#6,8b,8c#6,32b,32c#6,d#6,8c#6,8b,8a#,4g#,d#,32c#,c,c#,8e,8p,f#,e,d#,e,8g#,8p,a,g#,g,g#,d#6,c#6,c6,c#6,d#6,c#6,c6,c#6,4e6,8c#6,8e6,32b,32c#6,d#6,8c#6,8b,8c#6,32b,32c#6,d#6,8c#6,8b,8c#6,32b,32c#6,d#6,8c#6,8b,8a#,4g#"; //Beethoven //const int oitava_padrao = 5; //const int tempo_padrao = 8; //const beatsperminute = 125; //const char musica[] = "32p,e6,d#6,e6,d#6,e6,b,d6,c6,4a.,32p,c,e,a,4b.,32p,e,g#,b,4c.6,32p,e,e6,d#6,e6,d#6,e6,b,d6,c6,4a.,32p,c,e,a,4b.,32p,d,c6,b,2a"; //Beethoven2 //const int oitava_padrao = 5; //const int tempo_padrao = 8; //const beatsperminute = 125; //const char musica[] = "8f,8f,8f,1c#,8p,8d#,8d#,8d#,1c,8p,8f,8f,8f,8c#,8f#,8f#,8f#,8f,8c#6,8c#6,8c#6,2a#,8p,8f,8f,8f,8c,8f#,8f#,8f#,8f,8d#6,8d#6,8d#6,1c6,8f6,8f6,8d#6,8c#6,8c#,8c#,8d#,8f,8f6,8f6,8d#6,8c#6,8c#,8c#,8d#,8f,8f6,8f6,8d#6,c#6,p,a#,p,2f6"; //BACH //const int oitava_padrao = 6; //const int tempo_padrao = 32; //const beatsperminute = 90; //const char musica[] = "16d,d#.,f.,d.,d#.,f.,d.,d#.,f.,d.,16d#,16f,f#.,g#.,f.,f#.,g#.,f.,f#.,g#.,f.,16f#,16g#,a#.,b.,g#.,a#.,b.,g#.,a#.,b.,16g#,2a#,16a#,g#.,b.,f.,g#.,b.,f.,f#.,a#.,d#.,f#.,a#.,d#.,f.,g#.,d.,f.,g#.,d.,d#.,f#.,c.,d#.,16f#,16c,16c#,16f,16a#5,16c#,16f,16a#5,16c,16d#,16g#5,16c,16d#,16g#5,16a#5,16c#,16f#5,16a#5,16c#,16f#5,16g#5,16b5,16f5,16g#5,16b5,16f5,16f#5,16a#5,16d#5,16f#5,16a#5,16d#5,16f5,16g#5,16d5,16f5,16g#5,16d.5,4d#.5"; //BACH2 //const int oitava_padrao = 5; //const int tempo_padrao = 8; //const beatsperminute = 128; //const char musica[] = "4d6,g,a,b,c6,4d6,4g,4g,4e6,c6,d6,e6,f6,4g6,4g,4g,4c6,d6,c6,b,a,4b,c6,b,a,g,4f#,g,a,b,g,4b,4a"; //We wish you a merry christmas //const int oitava_padrao = 5; //const int tempo_padrao = 4; //const beatsperminute = 200; //const char musica[] = "d,g,8g,8a,8g,8f#,e,e,e,a,8a,8b,8a,8g,f#,d,d,b,8b,8c6,8b,8a,g,e,d,e,a,f#,2g,d,g,8g,8a,8g,8f#,e,e,e,a,8a,8b,8a,8g,f#,d,d,b,8b,8c6,8b,8a,g,e,d,e,a,f#,1g,d,g,g,g,2f#,f#,g,f#,e,2d,a,b,8a,8a,8g,8g,d6,d,d,e,a,f#,2g"; // Pink Panther //const int oitava_padrao = 5; //const int tempo_padrao = 4; //const beatsperminute = 125; //const char musica[] = "8d#,8e,2p,8f#,8g,2p,8d#,8e,16p,8f#,8g,16p,8c6,8b,16p,8d#,8e,16p,8b,2a#,2p,16a,16g,16e,16d,2e"; // Barbie Girl //const int oitava_padrao = 5; //const int tempo_padrao = 4; //const beatsperminute = 125; //const char musica[] = "8g#,8e,8g#,8c#6,a,p,8f#,8d#,8f#,8b,g#,8f#,8e,p,8e,8c#,f#,c#,p,8f#,8e,g#,f#"; // Take on me //const int oitava_padrao = 4; //const int tempo_padrao = 4; //const beatsperminute = 160; //const char musica[] = "8f#5,8f#5,8f#5,8d5,8p,8b,8p,8e5,8p,8e5,8p,8e5,8g#5,8g#5,8a5,8b5,8a5,8a5,8a5,8e5,8p,8d5,8p,8f#5,8p,8f#5,8p,8f#5,8e5,8e5,8f#5,8e5,8f#5,8f#5,8f#5,8d5,8p,8b,8p,8e5,8p,8e5,8p,8e5,8g#5,8g#5,8a5,8b5,8a5,8a5,8a5,8e5,8p,8d5,8p,8f#5,8p,8f#5,8p,8f#5,8e5,8e5"; // Mario //const int oitava_padrao = 5; //const int tempo_padrao = 4; //const beatsperminute = 60; //const char musica[] = "a,8f.,16c,16d,16f,16p,f,16d,16c,16p,16f,16p,16f,16p,8c6,8a.,g,16c,a,8f.,16c,16d,16f,16p,f,16d,16c,16p,16f,16p,16a#,16a,16g,2f,16p,8a.,8f.,8c,8a.,f,16g#,16f,16c,16p,8g#.,2g,8a.,8f.,8c,8a.,f,16g#,16f,8c,2c6"; //Simpsons //const int oitava_padrao = 5; //const int tempo_padrao = 4; //const beatsperminute = 180; //const char musica[] = "c.6,4e6,f#6,8a6,g.6,e6,c6,8a,8f#,8f#,8f#,2g,8p,8p,8f#,8f#,8f#,8g,a#.,8c6,8c6,8c6,c6"; //Star Wars const int oitava_padrao = 6; const int tempo_padrao = 8; const beatsperminute = 180; const char musica[] = "f5,f5,f5,2a#5.,2f.,d#,d,c,2a#.,4f.,d#,d,c,2a#.,4f.,d#,d,d#,2c,4p,f5,f5,f5,2a#5.,2f.,d#,d,c,2a#.,4f.,d#,d,c,2a#.,4f.,d#,d,d#,2c"; int posicao_musica = 0; char codigo_nota[5] = ""; char nota = 'A'; int tempo_nota = tempo_padrao; int sustenido_nota = 0; int oitava_nota = oitava_padrao; void interrupt() { if (pausa == 0) { porta.f0 = ~porta.f0; } else porta.f0 = 0; TMR0 = timer0freq; INTCON.T0IF = 0; // clear the flag } void decode_codigo_nota() { int pos = 0; tempo_nota = 0; sustenido_nota = 0; oitava_nota = oitava_padrao; //Pegar a duracao (tempo) da nota for (loop=0;loop<5;loop++) { if (isdigit(codigo_nota[loop])) { tempo_nota = tempo_nota*10 + (codigo_nota[loop] - 48); } else break; } if (tempo_nota == 0) tempo_nota = tempo_padrao; tempo_nota = (60000/(beatsperminute*tempo_nota))*2; pos = loop; nota = codigo_nota[pos]; for (loop=pos+1;loop<5;loop++) { if (isdigit(codigo_nota[loop])) { oitava_nota = codigo_nota[loop] - 48; } if (codigo_nota[loop] == '.') tempo_nota = tempo_nota + tempo_nota*(1/2); if (codigo_nota[loop] == '#') sustenido_nota = 1; } } int get_frequency(char nota) { nota = toupper(nota); // Notas A B C D E F G // frequencia das notas (Hz) 440 494 262 294 330 349 392 // 1/2 periodo (Hz) 880 988 524 588 660 698 784 // Notas A# B# C# D# E# F# G# // frequencia das notas (Hz) 466 494 277 311 330 370 415 // 1/2 periodo (Hz) 932 988 554 622 660 740 830 //if (oitava_nota == 4) OPTION_REG=0b00000010; //Pre-scaler = x8; //if (oitava_nota == 5) OPTION_REG=0b00000001; //Pre-scaler = x4; //if (oitava_nota == 6) OPTION_REG=0b00000000; //Pre-scaler = x2; //if (oitava_nota == 7) OPTION_REG=0b00001000; //Pre-scaler = x1; if (oitava_nota == 4) OPTION_REG=0b00000011; //Pre-scaler = x16; if (oitava_nota == 5) OPTION_REG=0b00000010; //Pre-scaler = x8; if (oitava_nota == 6) OPTION_REG=0b00000001; //Pre-scaler = x4; if (oitava_nota == 7) OPTION_REG=0b00000000; //Pre-scaler = x2; if (nota == 'P') { pausa = 1; } else pausa = 0; if (nota == 'A') { if (sustenido_nota == 0) return 116; else return 124; }; if (nota == 'B') return 131; if (nota == 'C') { if (sustenido_nota == 0) return 20; else return 32; }; if (nota == 'D') { if (sustenido_nota == 0) return 46; else return 58; }; if (nota == 'E') return 70; if (nota == 'F') { if (sustenido_nota == 0) return 78; else return 89; }; if (nota == 'G') { if (sustenido_nota == 0) return 98; else return 107; }; return 0; } void timer_set() { //TIMER0 INTCON = 0; // clear the interrpt control register INTCON.T0IE = 1; // bit5 TMR0 Overflow Interrupt Enable bit...1 = Enables the TMR0 interrupt INTCON.T0IF = 0; // bit2 clear timer 0 interrupt flag INTCON.GIE = 1; // bit7 global interrupt enable TMR0=timer0freq; } void carrega_proxima_nota(int pos) { int pos_ret = 0; if (music_end == 1) { codigo_nota[0] = 'p'; codigo_nota[1] = '.'; codigo_nota[2] = '.'; codigo_nota[3] = '.'; codigo_nota[4] = '.'; music_end = 0; return; } codigo_nota[0] = ' '; codigo_nota[1] = ' '; codigo_nota[2] = ' '; codigo_nota[3] = ' '; codigo_nota[4] = ' '; for (loop=pos;loop<sizeof(musica)-1;loop++) { if (musica[loop] == ',') { break; } codigo_nota[pos_ret] = musica[loop]; pos_ret++; } posicao_musica = loop+1; //FIM DA MUSICA! if (posicao_musica >= sizeof(musica)) { posicao_musica = 0; music_end = 1; } } void main() { //CONFIGURAÇÃO DOS REGISTROS CMCON = 0x07; TRISB=0x00; TRISA=0x00; posicao_musica = 0; timer0freq = get_frequency(nota); timer_set(); while(1) { carrega_proxima_nota(posicao_musica); decode_codigo_nota(); timer0freq = get_frequency(nota); Vdelay_ms(tempo_nota); pausa = 1; Vdelay_ms(tempo_nota/10); } } |
Circuito 1 – PIC E ALTO-FALANTE