Arduino实验——蜂鸣器播放《致爱丽丝》

蜂鸣器，是一种可以发出单调声音的器件，在电子 DIY 领域应用广泛，因为它使用简单，不像扬声器一样需要用准确的音频信号来控制。蜂鸣器分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。其中 “源” 不是指电源，而是指振荡源，有源蜂鸣器只需要通直流电压就能发出蜂鸣声；而无源蜂鸣器则需要用一定频率的信号来驱动。

本实验使用的是无源蜂鸣器。

工作原理

蜂鸣器输入信号的频率决定了蜂鸣器的声音频率，而 Arduino 默认的 PWM 输出频率是固定在 490.196Hz 的，所以不能简单地使用 ​​analogWrite()​​​ 函数来控制蜂鸣器。 Arduino 为蜂鸣器控制设计了一个专用函数 ​​tone(pin, frequency, duration)​​​，其中 pin 指输出引脚，frequency 指输出频率（单位 Hz），duration 是声音持续的时间（单位 ms）。最后一个参数可以不填，不填时将持续输出。对应的，还有一个 ​​noTone(pin)​​ 函数，用于停止指定引脚上的方波输出。

因此，我们使用 Arduino 中的 ​​tone()​​ 函数就可以比较精确地控制声音的频率和持续时间。但是想要输出特定的音符，则需要查频率表，比较麻烦。好在 Arduino 库中为我们提供了一个文件 —— pitches.h，该文件包含典型音符的所有音高值。例如，​​NOTE_C4​​​ 是中央 C，​​NOTE_FS4​​ 是 F#，等等。这个注释表最初是由 Brett Hagman 编写的，想制作音符时会发现它很有用！

硬件连接

将蜂鸣器输入接在 Arduino 的 8 号数字 IO 上，再接上 GND 和 VCC 即可。

乐理知识

简谱左上角通常有类似下面这样的符号，用于表示曲子的调号和拍数。调号一般是用 1 等于 A、B、C、D、E、F、G 来表示，如 1=C 表示该简谱是用 C 调来记谱的，如果要表示升降号的调，则在字母前加 # 号或者 b 号。调号后面的分数是拍号，其中分母表示以几分音符为一拍，分子表示每小节有多少拍。拍号决定了乐曲的基本节奏和强弱的循环规律。

因此，上述符号表示该简谱是 C 调来记谱的，以四分音符为一拍，每小节四拍。

再比如，这个符号表示该简谱是 D 调来记谱的，以四分音符为一拍，每小节两拍。

《致爱丽丝》原名《a小调巴加泰勒》，它的调号和拍号如下所示。其中 Am 调是建立在根音 A 上的小三和弦，由【A C E】构成。然后以八分音符为一拍，每小节三拍。

讲了那么多，其实我也不太懂。。。 😿 哭唧唧

致爱丽丝

我将上面一小段翻译成 pitches.h 中预定义的音符，调子和拍子好像也没整对。。。不过听起来是爱丽丝的味道 😸

/*
 Play a melody
*/

#include "pitches.h"

// 记录曲子的音符
int melody[] = { 0, 0, NOTE_E5, NOTE_D5, NOTE_E5, NOTE_D5, NOTE_E5, NOTE_B4, NOTE_D5, NOTE_C5, 
                 NOTE_A4, 0, NOTE_C4, NOTE_E4, NOTE_A4, NOTE_B4, 0, NOTE_E4, NOTE_G4, NOTE_B4, 
                 NOTE_C5, 0, NOTE_E4, NOTE_E5, NOTE_D5, NOTE_E5, NOTE_D5, NOTE_E5, NOTE_B4, NOTE_D5, NOTE_C5,
                 NOTE_A4, 0, NOTE_C4, NOTE_E4, NOTE_A4, NOTE_B4, 0, NOTE_E4, NOTE_C5, NOTE_B4,
                 NOTE_A4
               };

// 音符持续时间：4为四分音符，8为八分音符
int noteDurations[] = { 4, 4, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 
                        4, 8, 8, 8, 8, 4, 8, 8, 8, 8, 
                        4, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 
                        4, 8, 8, 8, 8, 4, 8, 8, 8, 8,
                        4, 4, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 
                        4
                      };

void setup() {

  // 遍历整个曲子的音符
  for(int thisNote = 0; thisNote < sizeof(melody)/sizeof(melody[0]); thisNote++) {

    // 需要根据音符类型换算音符的持续时间
    int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote];
    tone(8, melody[thisNote], noteDuration);

    // 为了能辨别出不同的音调，需要在两个音调间设置一定的延时，增加30%比较合适
    int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
    delay(pauseBetweenNotes);

    noTone(8);
  }
  
}

void loop() {
  
}

播放效果

点击视频：​​https://weibo.com/tv/v/IjgAGqoHt?fid=1034:4445920067256332​​