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[进阶] 播放乐谱?UNO+一个喇叭足够了

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最近玩了一些MP3模块,对Arduino播放音乐非常感兴趣。正好看见Arduino官方有专门为播放音乐做的函数tone,就研究了一下。

首先讲下简单的乐理知识,知道音乐是怎么演奏出来的自然就可以通过代码来进行编排了。

1.音符的意义。

一首乐曲有若干音符组成,每个音符由音调和演奏时间组成。
不同的音调在物理上就对应不同频率的音波。所以我们只要控制输出的频率和时长就能输出一首音乐了。当然实际的音乐很复杂,又有连接,还有重音什么的。这个就先不在讨论范围内了。
若我们控制 Arduino 输出对应频率的PWM到喇叭,喇叭就会发出相应频率下的声音。
Arduino官方网站给出了不同音符对应的不同频率的头文件,非常方便我们编程。

2.音符的演奏时间

每个音符都会播放一定的时间,这样就能构成一首歌曲。
在音乐上,音符节奏分为1拍、1/2拍、1/4拍、1/8拍,假设一拍音符的时间为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。
注意,这个时间1在不同速度的乐曲里是不一样的,没有一定规则。


3.如何使用tone函数。

ArduinoTone函数的官方介绍地址:
http://arduino.cc/en/Tutorial/Tone
使用函数为Tone():
http://arduino.cc/en/Reference/Tone

4、硬件制作方法。
需要的东西很简单。
所需硬件:Arduino板子一块,小型扬声器一个,导线两根。如果扬声器声音太大,也可适当配置220欧姆电阻一个与扬声器串联。

我先贴一张官方给出的图。
播放乐谱?UNO+一个喇叭足够了图2

下面是原理图:

播放乐谱?UNO+一个喇叭足够了图1

接好线之后,将以下代码粘贴到Arduino IDE中。代码如下:

官方给出的代码。

[mw_shl_code=applescript,true]/*
  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://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.
}


该程序中使用了这两个函数:
tone(pin, frequency)

tone(pin, frequency, duration)


函数的参数说明:
pin: 你要接扬声器的接口,任意口均可,int 型
frequency:音乐频率,int 型
duration: 音符持续的时间,是毫秒值,unsigned long

代码中调用了头文件“pitches.h”。这个头文件正式上面提到的不同音符对应的不同频率的头文件。官方同样给出了该头文件。该pitches.h文件内容如下:

[mw_shl_code=applescript,true]/*************************************************
* Public Constants
*************************************************/

#define NOTE_B0 31
#define NOTE_C1 33
#define NOTE_CS1 35
#define NOTE_D1 37
#define NOTE_DS1 39
#define NOTE_E1 41
#define NOTE_F1 44
#define NOTE_FS1 46
#define NOTE_G1 49
#define NOTE_GS1 52
#define NOTE_A1 55
#define NOTE_AS1 58
#define NOTE_B1 62
#define NOTE_C2 65
#define NOTE_CS2 69
#define NOTE_D2 73
#define NOTE_DS2 78
#define NOTE_E2 82
#define NOTE_F2 87
#define NOTE_FS2 93
#define NOTE_G2 98
#define NOTE_GS2 104
#define NOTE_A2 110
#define NOTE_AS2 117
#define NOTE_B2 123
#define NOTE_C3 131
#define NOTE_CS3 139
#define NOTE_D3 147
#define NOTE_DS3 156
#define NOTE_E3 165
#define NOTE_F3 175
#define NOTE_FS3 185
#define NOTE_G3 196
#define NOTE_GS3 208
#define NOTE_A3 220
#define NOTE_AS3 233
#define NOTE_B3 247
#define NOTE_C4 262
#define NOTE_CS4 277
#define NOTE_D4 294
#define NOTE_DS4 311
#define NOTE_E4 330
#define NOTE_F4 349
#define NOTE_FS4 370
#define NOTE_G4 392
#define NOTE_GS4 415
#define NOTE_A4 440
#define NOTE_AS4 466
#define NOTE_B4 494
#define NOTE_C5 523
#define NOTE_CS5 554
#define NOTE_D5 587
#define NOTE_DS5 622
#define NOTE_E5 659
#define NOTE_F5 698
#define NOTE_FS5 740
#define NOTE_G5 784
#define NOTE_GS5 831
#define NOTE_A5 880
#define NOTE_AS5 932
#define NOTE_B5 988
#define NOTE_C6 1047
#define NOTE_CS6 1109
#define NOTE_D6 1175
#define NOTE_DS6 1245
#define NOTE_E6 1319
#define NOTE_F6 1397
#define NOTE_FS6 1480
#define NOTE_G6 1568
#define NOTE_GS6 1661
#define NOTE_A6 1760
#define NOTE_AS6 1865
#define NOTE_B6 1976
#define NOTE_C7 2093
#define NOTE_CS7 2217
#define NOTE_D7 2349
#define NOTE_DS7 2489
#define NOTE_E7 2637
#define NOTE_F7 2794
#define NOTE_FS7 2960
#define NOTE_G7 3136
#define NOTE_GS7 3322
#define NOTE_A7 3520
#define NOTE_AS7 3729
#define NOTE_B7 3951
#define NOTE_C8 4186
#define NOTE_CS8 4435
#define NOTE_D8 4699
#define NOTE_DS8 4978[/mw_shl_code]
[/mw_shl_code]
可以看到,里面是定义的大量的宏,即用宏名代替了频率名,这些宏每个都代表了钢琴的一个琴键,找到钢琴琴键所对应的音高,就能把谱子编程我们的程序了。

对于不懂音乐的我来说当然是看简谱比较方便,于是就把这些宏对应成了简谱,并注释了下。。。。。好麻烦的说。

  • [mw_shl_code=applescript,true]#define NOTE_B0  31                //....7
    #define NOTE_C1  33                //...1
    #define NOTE_CS1 35
    #define NOTE_D1  37                //...2
    #define NOTE_DS1 39
    #define NOTE_E1  41                //...3
    #define NOTE_F1  44                //...4
    #define NOTE_FS1 46               
    #define NOTE_G1  49                //...5
    #define NOTE_GS1 52
    #define NOTE_A1  55                //...6
    #define NOTE_AS1 58               
    #define NOTE_B1  62                //...7
    #define NOTE_C2  65                //..1
    #define NOTE_CS2 69
    #define NOTE_D2  73                //..2
    #define NOTE_DS2 78
    #define NOTE_E2  82                //..3
    #define NOTE_F2  87                //..4
    #define NOTE_FS2 93
    #define NOTE_G2  98                //..5
    #define NOTE_GS2 104
    #define NOTE_A2  110                //..6
    #define NOTE_AS2 117
    #define NOTE_B2  123                //..7
    #define NOTE_C3  131                //.1
    #define NOTE_CS3 139
    #define NOTE_D3  147                //.2
    #define NOTE_DS3 156
    #define NOTE_E3  165                //.3
    #define NOTE_F3  175                //.4
    #define NOTE_FS3 185
    #define NOTE_G3  196                //.5
    #define NOTE_GS3 208
    #define NOTE_A3  220                //.6
    #define NOTE_AS3 233
    #define NOTE_B3  247                //.7
    #define NOTE_C4  262                //1
    #define NOTE_CS4 277
    #define NOTE_D4  294                //2
    #define NOTE_DS4 311
    #define NOTE_E4  330                //3
    #define NOTE_F4  349                //4
    #define NOTE_FS4 370
    #define NOTE_G4  392                //5
    #define NOTE_GS4 415
    #define NOTE_A4  440                //6
    #define NOTE_AS4 466
    #define NOTE_B4  494                //7
    #define NOTE_C5  523                //1.
    #define NOTE_CS5 554
    #define NOTE_D5  587                //2.
    #define NOTE_DS5 622
    #define NOTE_E5  659                //3.
    #define NOTE_F5  698                //4.
    #define NOTE_FS5 740
    #define NOTE_G5  784                //5.
    #define NOTE_GS5 831
    #define NOTE_A5  880                //6.
    #define NOTE_AS5 932
    #define NOTE_B5  988                //7.
    #define NOTE_C6  1047                //1..
    #define NOTE_CS6 1109
    #define NOTE_D6  1175                //2..
    #define NOTE_DS6 1245
    #define NOTE_E6  1319                //3..
    #define NOTE_F6  1397                //4..
    #define NOTE_FS6 1480
    #define NOTE_G6  1568                //5..
    #define NOTE_GS6 1661
    #define NOTE_A6  1760                //6..
    #define NOTE_AS6 1865
    #define NOTE_B6  1976                //7..
    #define NOTE_C7  2093                //1...
    #define NOTE_CS7 2217        
    #define NOTE_D7  2349                //2...
    #define NOTE_DS7 2489
    #define NOTE_E7  2637                //3...
    #define NOTE_F7  2794                //4...
    #define NOTE_FS7 2960
    #define NOTE_G7  3136                //5...
    #define NOTE_GS7 3322
    #define NOTE_A7  3520                //6...
    #define NOTE_AS7 3729
    #define NOTE_B7  3951                //7...
    #define NOTE_C8  4186                //1....
    #define NOTE_CS8 4435
    #define NOTE_D8  4699                //2....
    #define NOTE_DS8 4978[/mw_shl_code]


还好有双屏电脑。。要不然感觉窗口不够用。。看着短短一首歌这么几个数字,然而写出来却十分的坑爹。。


我比较喜欢纯音乐,就做一首天空之城

首先找到天空之城的简谱:

再对照上表,制作其旋律函数为:

ARDUINO 代码复制打印
[mw_shl_code=applescript,true]int sky[]={
NOTE_A3,//.6
NOTE_B3,//.7

NOTE_C4,//1
NOTE_C4,//1
NOTE_B3,//.7
NOTE_C4,//1
NOTE_E4,//3

NOTE_B3,//.7
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_E3,//.3
  NOTE_A3,//.6
  NOTE_A3,//.6
  NOTE_G3,//.5
  NOTE_A3,//.6
  NOTE_C4,//1
  NOTE_G3,//.5
  NOTE_G3,//.5
  NOTE_G3,//.5
  NOTE_E3,//.3
  NOTE_F3,//.4
  NOTE_F3,//.4
  NOTE_E3,//.3
  NOTE_F3,//.4
  NOTE_C4,//1
  NOTE_C4,//1
  NOTE_E3,//.3
  NOTE_E3,//.3
  NOTE_E3,//.3
  NOTE_C4,//1
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_FS3,//.4#
  NOTE_FS3,//.4#
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_B3,//.7
  0,
  NOTE_A3,//.6
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_C4,//1
  NOTE_C4,//1
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_C4,//1
  NOTE_E4,//3
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_E3,//.3
  NOTE_E3,//.3
  NOTE_A3,//.6
  NOTE_C4,//1
  NOTE_G3,//.5
  NOTE_A3,//.6
  NOTE_C4,//1
  NOTE_G3,//.5
  NOTE_G3,//.5
  NOTE_G3,//.5
  NOTE_E3,//.3
  NOTE_F3,//.4
  NOTE_C4,//1
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_C4,//1
  NOTE_D4,//2
  NOTE_E4,//3
  NOTE_C4,//1
  NOTE_C4,//1
  0,
  NOTE_C4,//1
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_A3,//.6
  NOTE_B3,//.7
  NOTE_GS3,//.5#
  NOTE_A3,//.6
  NOTE_A3,//.6
  0,
  NOTE_C4,//1
  NOTE_D4,//2
};[/mw_shl_code]


持续时间函数为:

[mw_shl_code=applescript,true]int skydura[79] = {
   8,8,
   4,8,8,4,4,
  4,4,4,4,
  4,8,8,4,4,
  4,4,4,4,
  4,8,8,8,8,4,
  4,4,4,4,
  4,8,8,4,4,
  4,4,4,8,8,
  4,8,8,4,4,
  4,4,4,8,8,
  4,8,8,4,4,
  4,4,4,4,
  4,8,8,4,4,
  4,8,4,4,8,
  8,8,4,4,4,
  4,4,4,8,8,
};
[/mw_shl_code]
可以直接把上面的两个函数覆盖官方的例子,写入Arduino就行了
pitches.h 文件不用修改,直接使用。
比较偷懒,只做了一半。。。但就是如此也做了2个多小时。。太烦了。。
到这里就结束了。希望大家继续关注我们的微信。

liudaosixway



孙毅  初级技匠

发表于 2016-1-28 00:01:42

哦哦哦,刚才在你上一个帖子问你频率的事情,这里就看到了!好给力!!
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vegetablebird  学徒

发表于 2017-8-6 13:49:54

公众号是什么?
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