数字制造讲义08-Arduino声音应用2

数字制造讲义 01-成为数字世界的建造者

数字制造讲义 02-Arduino 入门

数字制造讲义 03-电路基础

数字制造讲义 04-负责输入和输出的智能元件

数字制造讲义 05-软硬件数据通信

数字制造讲义 06-MIDI 和 OSC 数据传输练习

数字制造讲义 07-Arduino 声音应用

(本系列为 00 在星海音乐学院的课程讲义)

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还记得上一周 完成的三个练习吗:

  • 让蜂鸣器发声
  • 蜂鸣器发出交替的报警声
  • 用按键触发声音

2-w7-buttonBuzzer

这一周我们继续来完善,做出一个简单的旋律控制器。

挑战 4:用电位计控制音高

既然蜂鸣器可以发出不同的音高,那我们可不可以用旋钮控制音高,做一个 mini 的极简控制器呢?

在之前第四周的课程中,我们已经建立起比较完整的输入输出元件的概念。在项目练习时就可以慢慢养成习惯:在动手之前,先构想出输入部分是什么、输出部分是什么、从输入到输出要完成什么样的转换。

这里,输入部分是电位计(的位置),输出部分是蜂鸣器(的音高),中间的连接就是电位计的数值转换为蜂鸣器的音高。

接线部分,使用的元件包括:蜂鸣器,电位计。

220px-Potentiometer

当我们还是编程新手,每次要开始自己写代码时,容易两眼一抹黑,不知道该从哪里下手。

其实,每次写代码时,并不是直接打开 Arduino IDE 就开始噼里啪啦敲代码了。在这之前,我们需要现在脑子里构思这个代码要做什么,怎么做到

大家会想一下,怎么把大象放进冰箱里呢?

不要笑,这就是所谓的「算法」:做一件事情的步骤。

所以在还没有清晰思路的时候,我们可以先把程序要完成的大致步骤写下来:

  • 需要用一个模拟端口读取电位计的数值
  • 需要用一个数字(输出)端口给蜂鸣器发出指令
  • 找一个办法让蜂鸣器发出不同音高
  • 将电位计数值控制音高

接着,我们再想办法把每一个步骤都转化成对应的变量、语法、库。所以学会搜索和查看官方文档就很重要的了。

代码如下:

// connect a potentiometer to pin A0 int buzzerPin=8; int potPin=A0; void setup() { pinMode(buzzerPin, OUTPUT); } void loop() { int freq = analogread(A0); freq = map (freq,0,1023,20,20000); //map the value read from the potentiometer into the audible range tone (buzzerPin,freq); }

上面的代码中,最核心的一行,是把从电位计读取的模拟信号数值(范围是 0~1023),映射到人耳可感知的声音的频率范围(20~20000):freq = map (freq,0,1023,20,20000); 其中 map() 函数的作用就是数值映射。

挑战 5:播放连续音高

这个挑战一定会更吸引你:用蜂鸣器播放一段旋律。

这个挑战的难度主要在代码上,从这里开始,我们会开始接触并深入理解函数、循环、头文件、库等概念。

比较复杂的代码不可能一下子就能写出来。所以我们要经历一个重要的练习:看懂别人的代码。

我们在官方网站上找到教程 Arduino - ToneMelody。仔细研读它给出的代码,尤其是代码的注释:

/* Melody Plays a melody circuit: - 8 ohm speaker on digital pin 8 created 21 Jan 2010 modified 30 Aug 2011 by Tom Igoe This example code is in the public domain. http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Tone */ #include "pitches.h" // notes in the melody: int melody[] = { NOTE_C4, NOTE_G3, NOTE_G3, NOTE_A3, NOTE_G3, 0, NOTE_B3, NOTE_C4 }; // note durations: 4 = quarter note, 8 = eighth note, etc.: int noteDurations[] = { 4, 8, 8, 4, 4, 4, 4, 4 }; void setup() { // iterate over the notes of the melody: for (int thisNote = 0; thisNote < 8; thisNote++) { // to calculate the note duration, take one second divided by the note type. //e.g. quarter note = 1000 / 4, eighth note = 1000/8, etc. int noteDuration = 1000 / noteDurations[thisNote]; tone(8, melody[thisNote], noteDuration); // to distinguish the notes, set a minimum time between them. // the note's duration + 30% seems to work well: int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30; delay(pauseBetweenNotes); // stop the tone playing: noTone(8); } } void loop() { // no need to repeat the melody. }

把注释部分全部替换成自己的理解,这个代码看起来就不再那么复杂和难懂了。但是这个过程一定要自己完成。

当在代码里看到不熟悉的函数,例如 delay() , noTone() ,就可以到官方文档中搜索并阅读,一般文档都会给出例子,这些例子就是最好的学习材料。

最后,留给大家的作业,是用两个压电片触发两段不同的旋律,大家动手试试吧!

Arduino Melody_腾讯视频

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