【行空板图形化Python入门教程】第08课：智慧钢琴

第08课：智慧钢琴

你是否想象过自己成为一名钢琴家，让音符在指尖飞舞？弹钢琴的过程，如同在平静的湖面上，用指腹敲起的一个个音符，坠落荡起的一阵涟漪，震撼着聆听者的内心。因为种种原因，或许我们没能学习过钢琴也没能拥有一台钢琴，但这些都阻碍不了对钢琴的喜爱。接下来，利用行空板制作一台专属的智慧钢琴吧！

任务目标

行空板下半部分显示钢琴按键，并为每个琴键附上一个音符，琴键的上方在演奏过程中自动移动琴谱图。

知识点

1. 认识蜂鸣器

2. 掌握蜂鸣器的使用方法

材料清单

1. 硬件清单

行空板x1

Type-C&Micro二合一USB线x1

2. 软件使用

Mind+编程软件,下载地址：https://www.mindplus.cc

动手实践

这个项目中，主要是在行空板屏幕上显示一个简易的钢琴琴键，然后为每个琴键都赋一个蜂鸣器的音符。按下不同的琴键，播放不同的音符。在琴键上面会有一个辅助琴谱，琴谱可以自动移动，对于初学者来说辅助琴谱降低了演奏者的表演难度。接下来，从下面两个任务来实现智慧钢琴项目。

任务一：设置琴键布局

利用图片素材，完成行空板屏幕上的琴键布局，并为每个琴键设置一个蜂鸣器音符。

任务二：设置辅助琴谱

做一个辅助琴谱，让琴谱自动移动。


任务一 设置琴键布局

1. 硬件搭建

使用USB连接线将行空板连接到计算机。

2.软件准备

打开Mind+，按照下面图示完成软件准备过程。

3. 编写程序

开始编写程序之前，先分析一下布置琴键这个任务中要具体实现哪些功能。首先需要在行空板左侧部分显示1-7的琴键，然后为每个琴键赋一个音符。

(1) 确定琴键大小

将图片素材文件中的琴键图片，加载进项目中。

行空板的屏幕高为320，要放置7个相同的琴键，每个琴键占的宽大约为45，每个琴键之间再留个1的间距，因此将琴键的高设置为44比较合理。

(2) 确定琴键位置

七个琴键的大小相同，但是放置的位置应该是从上到下，依次放置。并且琴键之间需要留个“1”的间距，因此第二个琴键的位置就是x坐标不变，初始坐标3的基础上，加琴键高（44）再加间距1，第二个琴键坐标为（0,48）。

第三个琴键的位置就应该在第二个琴键Y坐标（48）的基础上，加上琴键宽度（44），再加上琴键之间的间距1，即48+44+1=93。因此第三个琴键的坐标为（0,93）。

以此类推，下一个琴键的位置同样是X坐标不变，Y坐标在现在的Y坐标基础上，加上琴键宽度（44），再加上琴键之间的间距1。

(3) 设置音符

按下琴键，触发的对象是琴键。所以要给每个琴键对象设置一个回调函数，需要使用指令 对象名 的点击回调函数为button_click1。

注意：对象名 的点击回调函数为button_click1 需要和 当点击回调函数button_click1 搭配使用，并且回调函数名要保持一致。

怎样才能在按下琴键后，发出对应的音符呢？这就需要用到板载蜂鸣器中的指令，按节拍播放音符。

注意：板载蜂鸣器硬件相关介绍见“知识园地”。

这个指令的音符下拉框里，提供三个音区的音符，节拍下拉框里提供八种节拍。不同音区的音符与节拍具体使用方法如下：

关于节拍的选择，一般都是根据琴谱中节拍进行选择，当然也可以根据自己的喜好来设置。以《小星星》琴谱为例，这首歌设定是4/4拍，他的意思是每小节有4拍，琴谱中每拍里面有4个音符，因此每个音符对应的节拍就该为1/4拍，所以在程序指令中选择1/4拍。

接下来就给每个琴键设置一个对应的音符吧！当按下琴键后，才会发出音符，因此需要在琴键的回调函数中添加 按节拍播放音符 指令，完整程序如下：

4. 程序运行

点击运行，程序运行成功后，行空板屏幕显示效果如下图，快根据《小星星》琴谱来演奏吧！

任务二 设置辅助琴谱

1. 编写程序

任务一演奏过程中，要一边盯着琴键一边看着琴谱，稍不留神就忘了自己弹哪里了，对于初学者来说，弹奏一首完整的曲子简直太难了。如果在我们演奏过程中，琴谱可以自己在行空板的屏幕上显示，这样就变得更加容易了。在上一个任务基础上增加一个辅助琴谱的功能，让琴谱自己在琴键上方移动。

(1) 显示琴谱

将图片素材文件中的琴谱图片，加载进项目中。

使用 显示图片 指令，设置图片在行空板（160，300）的位置显示。由于琴键占的宽度大约为160，因此琴谱的宽度不能超过80，所以使用 更新对象的数字参数 指令，设置琴谱图片的数字参数宽为80。

(2) 琴谱移动

琴谱移动，其实就是让图片循环向上移动，大家还记得怎样让图片向上移动吗？新建一个 变量img_y 用来改变图片的Y坐标值。

要实现琴谱图片连续向上移动，将图片移动的程序放到循环执行里即可。

完整程序如下：

2. 程序运行

点击运行，程序运行成功后，就可以开始演奏啦！演奏过程中，有了辅助琴谱，再也不用盯着琴键的同时，再去查看琴谱了。

3. 试一试

琴谱移动到末尾时，如果我们想再弹一次，只能重新上传程序，这样就太麻烦了。能不能在屏幕上加一个辅助琴谱按键，当我们想再弹一次时，按下辅助琴谱琴键，琴谱重新出现，并且循环向上移动。

知识园地

1. 蜂鸣器

行空板之所以能发声，是因为背部板载了蜂鸣器，简单地说，就是行空板上板载了一个可以发声的电子元件，给这个元件写不同的程序，就可以控制它发出声音。

为什么行空板上的蜂鸣器可以发出不同的音符，而有的蜂鸣器只能发出一种声音？其实蜂鸣器按驱动方式的原理分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，下面一起来了解一下这两种蜂鸣器有什么区别。

(1) 有源蜂鸣器

有源蜂鸣器和无源蜂鸣器最根本的区别是输入信号的要求不一样，这里的“源”不是指电源，而是指振荡源。有源蜂鸣器内部带振荡源，只要一通电就会有声音输出，并且输出的声音是固定的，不能改变。

(2) 无源蜂鸣器

无源蜂鸣器的内部是没有这样的振荡源，所以仅用这样的直流信号，是不能让它发出声音的，必须方波信号去驱动振动装置，然后输出声音。

你知道什么是方波信号吗？

大家都有直尺吧，将直尺的一端用手固定在桌上，然后用另一只手去拨动直尺。拨动过程中你会发现拨动的力度不一样，直尺的振动频率和发出的声音也不一样。我们可以将拨动直尺的力度，理解为无源蜂鸣器中的方波信号输入。输入的方波信号不同，输出的声音也就不一样。

通过对有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的学习，现在是否明白了行空板上的蜂鸣器可以发出不同音符的原因？

行空板上板载的就是这种无源蜂鸣器，程序按节拍播放音符指令中，选择不同的琴键，其实就是在给蜂鸣器设置不同的方波信号输入，所以蜂鸣器可以输出各种不同的音符。

2. 指令学习

该指令用于控制蜂鸣器播放音符，音符分为中高低三个音区，共36种音符，同时还提供8种不同的节拍。

挑战自我

在一些难一点的琴谱中，会出现了“#”和“b”这两种符号。琴谱中加了“#”和“b”的音符，代表该音符是变化音符，“#”代表升音，“b”代表降音。

而钢琴中的白色琴键用于弹奏基本音符，黑色琴键用于弹奏变化音符。变化音与黑色琴键的对应关系如下图：

如果要弹奏有变化音符的琴谱，就需要将黑色琴键也加上去。接下来，大家一起想一想怎样才能在行空板上添加黑色琴键，并且让蜂鸣器发出变化音符？

提示1：使用绘制矩形的方式，绘制钢琴黑白琴键。

提示2：按节拍播放音符指令中，点击黑色琴键可以选择变化音符。

附件下载
第八课 智慧钢琴.zip

运行本案例程序出现如下错误，为什么?raise RuntimeError('*** Analog map retrieval timed out. ***' RuntimeError: *** Analog map retrieval timed out. *** Do you have Arduino connectivity and do you have the correct Firmata sketch uploaded to the board?

Bincoco 发表于 2023-8-17 10:17
运行本案例程序出现如下错误，为什么?raise RuntimeError('*** Analog map retrieval timed out. ***' Runt ...

看下这里的解决方法https://mc.dfrobot.com.cn/thread-314045-1-1.html

谢谢，方法b解决了问题。

学会了！

一地鸡毛 发表于 2023-12-28 08:49
运行本案例程序出现如下错误，为什么?raise RuntimeError('*** Analog map retrieval timed out. ***' Runt ...

看下这里的解决方法https://mc.dfrobot.com.cn/thread-314045-1-1.html

怎么调大音量？或者外接喇叭？

请问有无办法，播放指定的音频？（格式:.wav、.mp3等等都行）
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