Arduino入门笔记（4）：用蜂鸣器演奏音乐并配有LED闪烁

2023-07-17 23:52:40

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一、本次实验所需器材

1、Arduino板 https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c-s.w4002-15820725129.16.AtgoEm&id=545093340395

2、无源蜂鸣器：一种一体化结构的电子讯响器，分为有源蜂鸣器与无源蜂鸣器。这里的“源”不是指电源，而是指震荡源，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会响，而无源内部不带震荡源，所以如果仅用直流信号无法令其鸣叫，必须用2K-5K的方波去驱动它。从外观上看，两种蜂鸣器区别不大，但将两种蜂鸣器的引脚都朝上放置时，可以看出有绿色电路板的一种是无源蜂鸣器，没有电路板而用黑胶封闭的一种是有源蜂鸣器。如图：

3、LED：一个

4、杜邦线：若干

5、面包板：一个

二、无源蜂鸣器发声实验

通过上网查询参数，得到其工作电压为5V，和arduino控制板数字端口输出电压一致，所以不需要接电阻，于是其与arduino的布线图和原理图如下：

把下面的代码上传到arduino控制板上：

int  tonepin=;//设置控制蜂鸣器的数字6脚

    void setup()

    {

      pinMode(tonepin,OUTPUT);//设置数字IO脚模式，OUTPUT为输出

    }

    void loop()

    {

      unsigned char i,j;

      while()

      {

        for(i=;i<;i++)//输出一个频率的声音

        {

          digitalWrite(tonepin,HIGH);//发声音

          delay();//延时1ms

          digitalWrite(tonepin,LOW);//不发声音

          delay();//延时ms

        }

        for(i=;i<;i++)//输出另一个频率的声音,这里的100与前面的80一样，用来控制频率，可以自己调节

        {

          digitalWrite(tonepin,HIGH);

          delay();

          digitalWrite(tonepin,LOW);

          delay();

        }

      }

    }

从上面的代码可以看出，for语句中的80、100控制了频率，delay控制了时长，类似与音乐中的节拍。

实验视频如下：

三、无线蜂鸣器演奏音乐

从上面的实验看，如果我们能够控制好频率和节拍，那就有可能演奏出动听的音乐。因此，我们首先需要搞清楚各音调的频率，具体见下表：

低音：

音调音符	1_#	2_#	3_#	4_#	5_#	6_#	7_#
A	221	248	278	294	330	371	416
B	248	278	294	330	371	416	467
C	131	147	165	175	196	221	248
D	147	165	175	196	221	248	278
E	165	175	196	221	248	278	312
F	175	196	221	234	262	294	330
G	196	221	234	262	294	330	371

中音：

音调音符	1	2	3	4	5	6	7
A	441	495	556	589	661	742	833
B	495	556	624	661	742	833	935
C	262	294	330	350	393	441	495
D	294	330	350	393	441	495	556
E	330	350	393	441	495	556	624
F	350	393	441	495	556	624	661
G	393	441	495	556	624	661	742

高音：

音调音符	1^#	2^#	3^#	4^#	5^#	6^#	7^#
A	882	990	1112	1178	1322	1484	1665
B	990	1112	1178	1322	1484	1665	1869
C	525	589	661	700	786	882	990
D	589	661	700	786	882	990	1112
E	661	700	786	882	990	1112	1248
F	700	786	882	935	1049	1178	1322
G	786	882	990	1049	1178	1322	1484

我们知道了音调的频率后，下一步就是控制音符的演奏时间。每个音符都会播放一定的时间，这样才能构成一首优美的曲子，而不是生硬的一个调的把所有的音符一股脑的都播放出来。音符节奏分为一拍、半拍、1/4拍、1/8拍，我们规定一拍音符的时间为1；半拍为0.5；1/4拍为0.25；1/8拍为0.125……，所以我们可以为每个音符赋予这样的拍子播放出来，音乐就成了。

这里我们具体以《欢乐颂》为例：

从简谱看，该音乐是D调的，这里的各音符对应的频率对应的是上表中D调的部分。另外，该音乐为四分之四拍，每个对应为1拍。几个特殊音符说明如下：

第一，普通音符。如第一个音符3，对应频率350，占1拍。

第二，带下划线音符，表示0.5拍。

第三，有的音符后带一个点，表示多加0.5拍，即1+0.5

第四，有的音符后带一个—，表示多加1拍，即1+1

第五，有的两个连续的音符上面带弧线，表示连音，可以稍微改下连音后面那个音的频率，比如减少或增加一些数值（需自己调试），这样表现会更流畅，其实不做处理，影响也不大。

下面，看具体代码：

#define NTD0 -1

#define NTD1 294

#define NTD2 330

#define NTD3 350

#define NTD4 393

#define NTD5 441

#define NTD6 495

#define NTD7 556

#define NTDL1 147

#define NTDL2 165

#define NTDL3 175

#define NTDL4 196

#define NTDL5 221

#define NTDL6 248

#define NTDL7 278

#define NTDH1 589

#define NTDH2 661

#define NTDH3 700

#define NTDH4 786

#define NTDH5 882

#define NTDH6 990

#define NTDH7 112

//列出全部D调的频率

#define WHOLE 1

#define HALF 0.5

#define QUARTER 0.25

#define EIGHTH 0.25

#define SIXTEENTH 0.625

//列出所有节拍

int tune[]=                 //根据简谱列出各频率

{

  NTD3,NTD3,NTD4,NTD5,

  NTD5,NTD4,NTD3,NTD2,

  NTD1,NTD1,NTD2,NTD3,

  NTD3,NTD2,NTD2,

  NTD3,NTD3,NTD4,NTD5,

  NTD5,NTD4,NTD3,NTD2,

  NTD1,NTD1,NTD2,NTD3,

  NTD2,NTD1,NTD1,

  NTD2,NTD2,NTD3,NTD1,

  NTD2,NTD3,NTD4,NTD3,NTD1,

  NTD2,NTD3,NTD4,NTD3,NTD2,

  NTD1,NTD2,NTDL5,NTD0,

  NTD3,NTD3,NTD4,NTD5,

  NTD5,NTD4,NTD3,NTD4,NTD2,

  NTD1,NTD1,NTD2,NTD3,

  NTD2,NTD1,NTD1

};

float durt[]=                   //根据简谱列出各节拍

{

  ,,,,

  ,,,,

  ,,,,

  +0.5,0.5,+,

  ,,,,

  ,,,,

  ,,,,

  +0.5,0.5,+,

  ,,,,

  ,0.5,0.5,,,

  ,0.5,0.5,,,

  ,,,,

  ,,,,

  ,,,0.5,0.5,

  ,,,,

  +0.5,0.5,+,

};

int length;

int tonepin=;   //得用6号接口

void setup()

{

  pinMode(tonepin,OUTPUT);

  length=sizeof(tune)/sizeof(tune[]);   //计算长度

}

void loop()

{

  for(int x=;x<length;x++)

  {

    tone(tonepin,tune[x]);

    delay(*durt[x]);   //这里用来根据节拍调节延时，500这个指数可以自己调整，在该音乐中，我发现用500比较合适。

    noTone(tonepin);

  }

  delay();

}

实验视频如下：

四、LED灯伴随音乐闪烁

结何入门笔记（3）（http://wikicode.net/?p=163或者http://www.cnblogs.com/xiao*/p/3337739.html），做一个LED灯伴随音乐进行闪烁。实验布线图和原理图如下：

实验代码为：

#define NTD0 -1

#define NTD1 294

#define NTD2 330

#define NTD3 350

#define NTD4 393

#define NTD5 441

#define NTD6 495

#define NTD7 556

#define NTDL1 147

#define NTDL2 165

#define NTDL3 175

#define NTDL4 196

#define NTDL5 221

#define NTDL6 248

#define NTDL7 278

#define NTDH1 589

#define NTDH2 661

#define NTDH3 700

#define NTDH4 786

#define NTDH5 882

#define NTDH6 990

#define NTDH7 112

//c pinlv

#define WHOLE 1

#define HALF 0.5

#define QUARTER 0.25

#define EIGHTH 0.25

#define SIXTEENTH 0.625

int tune[]=

{

  NTD3,NTD3,NTD4,NTD5,

  NTD5,NTD4,NTD3,NTD2,

  NTD1,NTD1,NTD2,NTD3,

  NTD3,NTD2,NTD2,

  NTD3,NTD3,NTD4,NTD5,

  NTD5,NTD4,NTD3,NTD2,

  NTD1,NTD1,NTD2,NTD3,

  NTD2,NTD1,NTD1,

  NTD2,NTD2,NTD3,NTD1,

  NTD2,NTD3,NTD4,NTD3,NTD1,

  NTD2,NTD3,NTD4,NTD3,NTD2,

  NTD1,NTD2,NTDL5,NTD0,

  NTD3,NTD3,NTD4,NTD5,

  NTD5,NTD4,NTD3,NTD4,NTD2,

  NTD1,NTD1,NTD2,NTD3,

  NTD2,NTD1,NTD1

};

float durt[]=

{

  ,,,,

  ,,,,

  ,,,,

  +0.5,0.5,+,

  ,,,,

  ,,,,

  ,,,,

  +0.5,0.5,+,

  ,,,,

  ,0.5,0.5,,,

  ,0.5,0.5,,,

  ,,,,

  ,,,,

  ,,,0.5,0.5,

  ,,,,

  +0.5,0.5,+,

};

int length;

int tonepin=;

int ledp=;

void setup()

{

  pinMode(tonepin,OUTPUT);

  pinMode(ledp,OUTPUT);

  length=sizeof(tune)/sizeof(tune[]);

}

void loop()

{

  for(int x=;x<length;x++)

  {

    tone(tonepin,tune[x]);

    digitalWrite(ledp, HIGH);

    delay(*durt[x]);//与前一代码不同之处，这里将原来的500分为了400和100，分别控制led的开与关，对于蜂鸣器来说依然是500.

    digitalWrite(ledp, LOW);

    delay(*durt[x]);

    noTone(tonepin);

  }

  delay();

}

实验视频为：

从视频来看，LED的闪烁还有点不合节奏，可以调整下程序中400和100的分配，使其看上去更合拍。

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一、本次实验所需器材

二、无源蜂鸣器发声实验

三、无线蜂鸣器演奏音乐

四、LED灯伴随音乐闪烁

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