Detector de notas musicales con arduino

Introducción

En este tutorial, aprenderemos a construir un medidor de frecuencia con Arduino, capaz de identificar notas musicales en tiempo real y mostrarlas en un display OLED SH1106. Para lograrlo, utilizaremos la librería FreqCount para medir la frecuencia de una señal de entrada y la librería U8glib para visualizar los datos en pantalla. Este proyecto es ideal para músicos, ingenieros y aficionados que quieran explorar el análisis de señales de audio.

Funcionamiento del Proyecto

El código está diseñado para medir la frecuencia de una señal de entrada y compararla con una tabla de notas musicales. Luego, la frecuencia y la nota detectada se muestran en el display OLED.

1. Configuración del Hardware

Conecta el display OLED SH1106 a Arduino mediante la interfaz I2C:

VCC → 5V
GND → GND
SDA → A4
SCL → A5

La señal de entrada de audio se debe conectar a un pin digital compatible con la librería FreqCount (por ejemplo, el pin 5 en Arduino Uno).

Componentes electrónicos del proyecto

Arduino Nano

El Arduino Nano es una placa pequeña, completa y compatible con la placa de pruebas basada en el ATmega328 (Arduino Nano 3.x). Tiene más o menos la misma funcionalidad del Arduino Duemilanove, pero en un paquete diferente. Solo carece de un conector de alimentación de CC y funciona con un cable USB Mini-B en lugar de uno estándar.

Microcontrolador	ATmega328
Arquitectura	AVR
Tensión de funcionamiento	5 V
Memoria flash	32 KB de los cuales 2 KB utiliza el gestor de arranque
SRAM	2 KB
Velocidad de reloj	16 MHz
Pines analógicos IN	8
EEPROM	1 KB
Corriente CC por pines de E / S	40 mA (pines de E / S)
Voltaje de entrada	7-12 V
Pines de E / S digitales	22 (6 de los cuales son PWM)
Salida PWM	6
El consumo de energía	19 mA
Tamaño de PCB	18 x 45 mm
Peso	7 g

Diagrama de pines

Un Zócalo para arduino

Pines hembra

Cables dupont hembra macho

Display oled sh1106

Se trata de un módulo de pantalla OLED monocromática DE 128×64 puntos con interface I2C .Que presenta varias ventajas en comparación con pantallas LCD, y podemos destacar su alto brillo, un muy buen contraste, un ángulo de visión más amplio, y bajo consumo de energía. ES compatible con Arduino Rasberry Pi y microcontroladores PIC entre otros. Trabaja con niveles lógicos de 3.3V a 5V tiene un angulo de visión mayor a los 160 grados. el Tamaño de la pantalla es de 1,3 pulgadas. Se alimenta con un voltaje de 3.3V a 5V Se lo puede usar en aplicaciones como relojes inteligentes, MP3, termómetros, instrumentos, y proyectos varios, etc.

Características

Interface: I2C(3.3V / 5V logic level)
Resolution: 128 x 64
Angle of view: >160 degree
Display color: Blue
Display size: 1.3 inch
Driver IC: SH1106
Power supply: DC 3.3V~5V
Operating temperature: -20~70’C
Application: smart watch, MP3, thermometer, instruments, DIY projects, etc.

FC-04 (KY-37)

Descripción

Modelo: FC-04 (FC04)

Sensor de sonido, con sensibilidad ajustable mediante potenciómetro.

Tensión de alimentación: 3-5V

Tamaño: 32 x 17 mm

PCB

Descarga el PCB

Diagrama electrónico del pcb

Código fuente

#include "U8glib.h" // Librería para el control del display OLED
#include <FreqCount.h>

// Inicialización del display OLED
U8GLIB_SH1106_128X64 u8g(U8G_I2C_OPT_NONE);

unsigned long Contador = 0;

// Tabla de frecuencias de notas musicales desde C0 hasta B8
struct Nota {
  const char* nombre;
  float frecuencia;
};

Nota notas[] = {
  {"C0", 16.35}, {"C#0", 17.32}, {"D0", 18.35}, {"D#0", 19.45}, {"E0", 20.60}, {"F0", 21.83}, {"F#0", 23.12}, {"G0", 24.50}, {"G#0", 25.96}, {"A0", 27.50}, {"A#0", 29.14}, {"B0", 30.87},
  {"C1", 32.70}, {"C#1", 34.65}, {"D1", 36.71}, {"D#1", 38.89}, {"E1", 41.20}, {"F1", 43.65}, {"F#1", 46.25}, {"G1", 49.00}, {"G#1", 51.91}, {"A1", 55.00}, {"A#1", 58.27}, {"B1", 61.74},
  {"C2", 65.41}, {"C#2", 69.30}, {"D2", 73.42}, {"D#2", 77.78}, {"E2", 82.41}, {"F2", 87.31}, {"F#2", 92.50}, {"G2", 98.00}, {"G#2", 103.83}, {"A2", 110.00}, {"A#2", 116.54}, {"B2", 123.47},
  {"C3", 130.81}, {"C#3", 138.59}, {"D3", 146.83}, {"D#3", 155.56}, {"E3", 164.81}, {"F3", 174.61}, {"F#3", 185.00}, {"G3", 196.00}, {"G#3", 207.65}, {"A3", 220.00}, {"A#3", 233.08}, {"B3", 246.94},
  {"C4", 261.63}, {"C#4", 277.18}, {"D4", 293.66}, {"D#4", 311.13}, {"E4", 329.63}, {"F4", 349.23}, {"F#4", 369.99}, {"G4", 392.00}, {"G#4", 415.30}, {"A4", 440.00}, {"A#4", 466.16}, {"B4", 493.88},
  {"C5", 523.25}, {"C#5", 554.37}, {"D5", 587.33}, {"D#5", 622.25}, {"E5", 659.25}, {"F5", 698.46}, {"F#5", 739.99}, {"G5", 783.99}, {"G#5", 830.61}, {"A5", 880.00}, {"A#5", 932.33}, {"B5", 987.77},
  {"C6", 1046.50}, {"C#6", 1108.73}, {"D6", 1174.66}, {"D#6", 1244.51}, {"E6", 1318.51}, {"F6", 1396.91}, {"F#6", 1479.98}, {"G6", 1567.98}, {"G#6", 1661.22}, {"A6", 1760.00}, {"A#6", 1864.66}, {"B6", 1975.53},
  {"C7", 2093.00}, {"C#7", 2217.46}, {"D7", 2349.32}, {"D#7", 2489.02}, {"E7", 2637.02}, {"F7", 2793.83}, {"F#7", 2959.96}, {"G7", 3135.96}, {"G#7", 3322.44}, {"A7", 3520.00}, {"A#7", 3729.31}, {"B7", 3951.07},
  {"C8", 4186.01}
};

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  FreqCount.begin(1000);
}

const char* detectarNota(float frecuencia) {
  for (int i = 0; i < sizeof(notas) / sizeof(Nota); i++) {
    float tolerancia = notas[i].frecuencia * 0.05; // 5% de tolerancia
    if (frecuencia >= (notas[i].frecuencia - tolerancia) && frecuencia <= (notas[i].frecuencia + tolerancia)) {
      return notas[i].nombre;
    }
  }
  return "Desconocida";
}

void loop() {
  if (FreqCount.available()) {
    Contador = FreqCount.read();
    Serial.print("Frecuencia detectada: ");
    Serial.print(Contador);
    Serial.print(" Hz - Nota: ");
    Serial.println(detectarNota(Contador));

    u8g.firstPage();  
    do {
      draw();
    } while (u8g.nextPage());
  }
}
void draw() {
  u8g.setFont(u8g_font_unifont);
  u8g.setPrintPos(0, 20);
  u8g.print("Freq: ");
  u8g.print(Contador);
  u8g.print("Hz");

  u8g.setPrintPos(0, 40);
  u8g.print("Nota: ");
  u8g.print(detectarNota(Contador));
}

#include "U8glib.h" // Librería para el control del display OLED

#include <FreqCount.h>

// Inicialización del display OLED

U8GLIB_SH1106_128X64 u8g(U8G_I2C_OPT_NONE);

unsigned long Contador = 0;

// Tabla de frecuencias de notas musicales desde C0 hasta B8

struct Nota {

const char* nombre;

float frecuencia;

};

Nota notas[] = {

{"C0", 16.35}, {"C#0", 17.32}, {"D0", 18.35}, {"D#0", 19.45}, {"E0", 20.60}, {"F0", 21.83}, {"F#0", 23.12}, {"G0", 24.50}, {"G#0", 25.96}, {"A0", 27.50}, {"A#0", 29.14}, {"B0", 30.87},

{"C1", 32.70}, {"C#1", 34.65}, {"D1", 36.71}, {"D#1", 38.89}, {"E1", 41.20}, {"F1", 43.65}, {"F#1", 46.25}, {"G1", 49.00}, {"G#1", 51.91}, {"A1", 55.00}, {"A#1", 58.27}, {"B1", 61.74},

{"C2", 65.41}, {"C#2", 69.30}, {"D2", 73.42}, {"D#2", 77.78}, {"E2", 82.41}, {"F2", 87.31}, {"F#2", 92.50}, {"G2", 98.00}, {"G#2", 103.83}, {"A2", 110.00}, {"A#2", 116.54}, {"B2", 123.47},

{"C3", 130.81}, {"C#3", 138.59}, {"D3", 146.83}, {"D#3", 155.56}, {"E3", 164.81}, {"F3", 174.61}, {"F#3", 185.00}, {"G3", 196.00}, {"G#3", 207.65}, {"A3", 220.00}, {"A#3", 233.08}, {"B3", 246.94},

{"C4", 261.63}, {"C#4", 277.18}, {"D4", 293.66}, {"D#4", 311.13}, {"E4", 329.63}, {"F4", 349.23}, {"F#4", 369.99}, {"G4", 392.00}, {"G#4", 415.30}, {"A4", 440.00}, {"A#4", 466.16}, {"B4", 493.88},

{"C5", 523.25}, {"C#5", 554.37}, {"D5", 587.33}, {"D#5", 622.25}, {"E5", 659.25}, {"F5", 698.46}, {"F#5", 739.99}, {"G5", 783.99}, {"G#5", 830.61}, {"A5", 880.00}, {"A#5", 932.33}, {"B5", 987.77},

{"C6", 1046.50}, {"C#6", 1108.73}, {"D6", 1174.66}, {"D#6", 1244.51}, {"E6", 1318.51}, {"F6", 1396.91}, {"F#6", 1479.98}, {"G6", 1567.98}, {"G#6", 1661.22}, {"A6", 1760.00}, {"A#6", 1864.66}, {"B6", 1975.53},

{"C7", 2093.00}, {"C#7", 2217.46}, {"D7", 2349.32}, {"D#7", 2489.02}, {"E7", 2637.02}, {"F7", 2793.83}, {"F#7", 2959.96}, {"G7", 3135.96}, {"G#7", 3322.44}, {"A7", 3520.00}, {"A#7", 3729.31}, {"B7", 3951.07},

{"C8", 4186.01}

};

void setup() {

Serial.begin(115200);

FreqCount.begin(1000);

}

const char* detectarNota(float frecuencia) {

for (int i = 0; i < sizeof(notas) / sizeof(Nota); i++) {

float tolerancia = notas[i].frecuencia * 0.05; // 5% de tolerancia

if (frecuencia >= (notas[i].frecuencia - tolerancia) && frecuencia <= (notas[i].frecuencia + tolerancia)) {

return notas[i].nombre;

}

return "Desconocida";

}

void loop() {

if (FreqCount.available()) {

Contador = FreqCount.read();

Serial.print("Frecuencia detectada: ");

Serial.print(Contador);

Serial.print(" Hz - Nota: ");

Serial.println(detectarNota(Contador));

u8g.firstPage();

do {

draw();

} while (u8g.nextPage());

}

void draw() {

u8g.setFont(u8g_font_unifont);

u8g.setPrintPos(0, 20);

u8g.print("Freq: ");

u8g.print(Contador);

u8g.print("Hz");

u8g.setPrintPos(0, 40);

u8g.print("Nota: ");

u8g.print(detectarNota(Contador));

}

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Funcionamiento del Proyecto

1. Configuración del Hardware

Componentes electrónicos del proyecto

Diagrama de pines

Pines hembra

Descripción

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