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7.8 RFID-Musikspieler

In diesem Projekt werden wir einen RFID-Musikspieler erstellen, der den Raspberry Pi Pico 2 W, einen MFRC522 RFID-Leser, einen passiven Summer und WS2812 RGB-LEDs verwendet. Indem wir musikalische Noten auf RFID-Tags schreiben, werden diese zurückgelesen und der Pico spielt die entsprechende Melodie ab, während farbenfrohe LED-Effekte dargestellt werden. Dieses Projekt verbindet RFID-Technologie mit Musikgenerierung und ermöglicht es dir, Melodien auf RFID-Karten oder Schlüsselanhängern zu speichern und zu teilen.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

Name	ARTIKEL IN DIESEM KIT	LINK
Pico 2 W Starter Kit	450+	Pico 2 W Kit

Du kannst sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

SN	KOMPONENTE	MENGE	LINK
1	Einführung in den Pico 2 W	1
2	Micro-USB-Kabel	1
3	Breadboard	1	KAUFEN
4	Jumper-Kabel	Mehrere	KAUFEN
5	Transistor	1(S8050)	KAUFEN
6	Widerstand	1(1KΩ)	KAUFEN
7	Passiver Buzzer	1	KAUFEN
8	MFRC522-Modul	1	KAUFEN
9	WS2812 RGB 8 LEDs Strip	1	KAUFEN

Verständnis der Komponenten

MFRC522 RFID-Lesemodul: Ein kostengünstiger RFID-Leser, der über SPI kommuniziert. Er kann Daten von RFID-Tags bei 13,56 MHz lesen und schreiben.
RFID-Tags/Schlüsselanhänger: Passive Geräte, die kleine Datenmengen speichern können. Wir werden musikalische Noten auf diese Tags schreiben.
Passiver Summer: Eine elektronische Komponente, die Töne erzeugen kann, wenn sie mit einem PWM-Signal angesteuert wird. Wir werden ihn verwenden, um musikalische Noten zu spielen.
WS2812 RGB-LEDs: Auch bekannt als NeoPixels, diese LEDs können eine breite Palette von Farben anzeigen und können einzeln über eine einzige Datenleitung gesteuert werden.

Schaltplan

sch_music_player

Verdrahtung

Programmierung

Wir werden zwei Skripte schreiben:

6.5_rfid_write.py: Zum Speichern der musikalischen Noten auf dem RFID-Tag.
7.8_rfid_music_player.py: Zum Lesen der gespeicherten Noten und Abspielen der Melodie.

Bemerkung

Hier benötigst du die Bibliotheken im mfrc522 Ordner, bitte überprüfe, ob sie auf den Pico hochgeladen wurden, für eine detaillierte Anleitung siehe 1.4 Bibliotheken auf den Pico hochladen.

Öffne die Datei 6.5_rfid_write.py aus pico-2w-kit-main/micropython oder kopiere diesen Code in Thonny, dann klicke auf „Run Current Script“ oder drücke einfach F5, um es auszuführen.

from mfrc522 import SimpleMFRC522
from machine import Pin, SPI

# Initialisiere den RFID-Leser
reader = SimpleMFRC522(spi_id=0, sck=18, mosi=19, miso=16, cs=17, rst=9)

def write_to_tag():
    try:
        data = input("Enter data to write to the tag: ")
        print("Place your tag near the reader...")
        reader.write(data)
        print("Data written successfully!")
    finally:
        pass

write_to_tag()

Nach dem Start tippe EEFGGFEDCCDEEDD EEFGGFEDCCDEDCC in die Shell ein, dann bringe das RFID-Tag in die Nähe des Lesers, um eine Partitur von „Ode an die Freude“ zu speichern. Warte auf die Bestätigungsmitteilung: „Daten erfolgreich geschrieben!“

Öffne die Datei 7.8_rfid_music_player.py aus pico-2w-kit-main/micropython oder kopiere diesen Code in Thonny, dann klicke auf „Run Current Script“ oder drücke einfach F5, um es auszuführen.

from mfrc522 import SimpleMFRC522
import machine
import time
from ws2812 import WS2812
import urandom

# WS2812 LED-Setup
# Initialisiere einen 8-LED WS2812 Streifen am Pin 0
ws = WS2812(machine.Pin(0), 8)

# MFRC522 RFID-Leser-Setup
# Initialisiere den RFID-Leser mit SPI an spezifischen Pins
reader = SimpleMFRC522(spi_id=0, sck=18, miso=16, mosi=19, cs=17, rst=9)

# Frequenzen der Noten für den Summer (in Hertz)
NOTE_C4 = 262
NOTE_D4 = 294
NOTE_E4 = 330
NOTE_F4 = 349
NOTE_G4 = 392
NOTE_A4 = 440
NOTE_B4 = 494
NOTE_C5 = 523

# Initialisiere PWM für den Summer am Pin 15
buzzer = machine.PWM(machine.Pin(15))

# Liste der Notenfrequenzen, die den musikalischen Noten entsprechen
note = [NOTE_C4, NOTE_D4, NOTE_E4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_B4, NOTE_C5]

# Funktion zum Abspielen eines Tons auf dem Summer mit einer bestimmten Frequenz und Dauer
def tone(pin, frequency, duration):
 pin.freq(frequency)  # Setze die Summerfrequenz
 pin.duty_u16(30000)  # Setze den Tastgrad auf 50% (ungefähr)
 time.sleep_ms(duration)  # Spiele den Ton für die angegebene Dauer
 pin.duty_u16(0)  # Stoppe den Ton, indem der Tastgrad auf 0 gesetzt wird

# Funktion zum Beleuchten einer WS2812 LED an einem bestimmten Index mit einer zufälligen Farbe
def lumi(index):
 for i in range(8):
     ws[i] = 0x000000  # Schalte alle LEDs aus
 ws[index] = int(urandom.uniform(0, 0xFFFFFF))  # Setze eine zufällige Farbe für die LED am gegebenen Index
 ws.write()  # Schreibe die Farbdaten an die WS2812 LEDs

# Kodiere musikalischen Text in Indizes und spiele die entsprechenden Noten ab
words = ["C", "D", "E", "F", "G", "A", "B", "N"]  # Zuordnung von musikalischen Noten zu Textzeichen
def take_text(text):
 string = text.replace(' ', '').upper()  # Entferne Leerzeichen und konvertiere den Text in Großbuchstaben
 while len(string) > 0:
     index = words.index(string[0])  # Finde den Index der ersten Note im String
     tone(buzzer, note[index], 250)  # Spiele die entsprechende Note auf dem Summer für 250 ms
     lumi(index)  # Beleuchte die LED, die der Note entspricht
     string = string[1:]  # Gehe zum nächsten Zeichen im String

# Funktion zum Lesen von der RFID-Karte und Abspielen der gespeicherten Partitur
def read():
 print("Reading...Please place the card...")
 id, text = reader.read()  # Lies die RFID-Karte (ID und gespeicherter Text)
 print("ID: %s\nText: %s" % (id, text))  # Drucke die ID und den Text
 take_text(text)  # Spiele die Partitur aus dem auf der Karte gespeicherten Text ab

# Starte das Lesen von der RFID-Karte und spiele die entsprechende Partitur ab
read()

Nach dem Start zeigt die Konsole an: „Lege dein Tag in die Nähe des Lesers…“.

Lege das RFID-Tag in die Nähe des Lesers:
- Der Pico liest die Daten vom Tag.
- Die Konsole zeigt die Tag-ID und den Text an.
- Der Summer spielt die Melodie ab, die den auf dem Tag gespeicherten Noten entspricht.
- Die WS2812 LEDs leuchten mit Effekten synchron zur Musik.

Verständnis des Codes

RFID-Interaktion:
- Die Klasse SimpleMFRC522 vereinfacht das Lesen und Schreiben von RFID-Tags.
- Daten schreiben: In write_to_tag(), werden Benutzereingaben auf das Tag geschrieben.
- Daten lesen: In read_and_play(), werden Daten gelesen, wenn das Tag in der Nähe des Lesers ist.
Musikwiedergabe:
- Noten-Dictionary: Ordnet note-Zeichen Frequenzen zu.
- Noten parsen: Der Text vom RFID-Tag wird bereinigt und Zeichen für Zeichen iteriert.
- Noten abspielen: Für jedes Zeichen wird die entsprechende Frequenz auf dem Summer gespielt.
LED-Effekte:
- WS2812 Steuerung: Das ws-Objekt steuert die RGB-LEDs.
- LEDs beleuchten: Für jede gespielte Note leuchtet eine LED in einer zufälligen Farbe auf.
Timing:
- Notendauer: Jede Note wird 300 Millisekunden lang gespielt.
- Pause zwischen den Noten: Eine kurze Pause von 100 Millisekunden zwischen den Noten.

Weiteres Experimentieren

Erstelle eigene Melodien:
- Schreibe verschiedene musikalische Noten auf RFID-Tags.
- Verwende die Noten C, D, E, F, G, A, B und N (für Pause).
- Teile deine musikalischen RFID-Tags mit Freunden.
Erweitere den Notenbereich:
- Füge weitere Oktaven hinzu, indem du zusätzliche Frequenzen definierst.
- Aktualisiere das Noten-Dictionary entsprechend.
Visuelle Verbesserungen:
- Modifiziere die Funktion light_led , um verschiedene LED-Muster zu erstellen.
- Synchronisiere die LED-Effekte genauer mit der Musik.
Mehrere Tags für verschiedene Songs:
- Programmiere mehrere RFID-Tags mit unterschiedlichen Melodien.
- Baue eine einfache RFID-basierte Musikbibliothek.

Verständnis der Grenzen

Datenspeicher auf RFID-Tags:
- RFID-Tags haben eine begrenzte Speicherkapazität (typischerweise bis zu 48 Zeichen für den MFRC522).
- Halte deine musikalischen Sequenzen knapp.
Audioqualität:
- Passive Summer erzeugen einfache Töne.
- Für eine bessere Klangqualität erwäge die Verwendung eines aktiven Lautsprechers mit einem DAC-Ausgang.
RFID-Tag-Kompatibilität:

Stelle sicher, dass deine RFID-Tags mit dem MFRC522-Leser kompatibel sind.

Fazit

Du hast erfolgreich einen RFID-Musikspieler mit dem Raspberry Pi Pico 2 W erstellt! Dieses Projekt kombiniert RFID-Technologie, Musikgenerierung und LED-Steuerung zu einem interaktiven und unterhaltsamen Erlebnis. Indem du Melodien auf RFID-Tags speicherst, kannst du einfach verschiedene Melodien teilen und abspielen.