利用蜂鳴器唱歌

國立暨南國際大學  應用材料及光電工程學系  學士班一年級

作者：彭俊翔 林鼎祐 吳紹端 彭子瑜 蕭雅馨 蘇郁茹

指導教授：曹永忠 博士

 

 

利用蜂鳴器唱生日快樂歌給朋友聽

首先介紹一下甚麼是聲音，一般來說我們說話唱歌發出的都是聲音，聲音簡單的組成為兩項：

聲音的高低與聲音的大小，這個應該不用特別解說了，重點是電子訊號怎麼控制聲音的這兩項組成，聲音的大小不用說，靠的是通過的電壓高低，至於控制高低音，靠的是控制頻率。

要讓蜂鳴器唱歌基本上就是讓蜂鳴器可以產生不同頻率的聲音， Arduino 上只要用兩個指令：tone() / noTone() 就可以達到 (相關介紹可以看這裡)

Arduino 由指定的 pin 發出特定頻率(duty cycle = 50%，PWM 介紹看這裡)的方波一段時間控制蜂鳴器發出的聲音

tone(pin, frequency, duration)

pin：輸出方波訊號的 digital pin frequency (unsigned int)：讓蜂鳴器發出的聲音的對應頻率 duration (unsigned long)：發出聲音的長短

 

函數的參數說明：

pin: 你要接揚聲器的接口，是整數（int 型）

frequency:頻率，是一個整數（int 型）

duration: 音符持續的時間，是毫秒值，無符號長整型（ unsigned long型）

這邊我在測試的時候發現一個問題，使用 tone() 的時候如果沒搭配 delay (duration) 聲音會亂掉

noTone (pin)：將指定 pin 的聲音停止，Arduino 的缺點就是沒辦法讓兩之 pin 同時輸出，所以很可惜的沒辦法用 Arduino 做和絃~，當 pin2 發出聲音的時候要讓 pin3 發出聲音，要先 noTone (2) 停止 pin2 發出的訊號，不然不會有任何作用

下面我們回憶一下小時候音樂課學的頻率與音階的關係：

輸入 tone(2,262,1000)，就可以讓接在 pin2 上的蜂鳴器發出 Do~ 的聲音 1 秒。

好了！我們可以讓蜂鳴器唱歌了！！

 

準備材料：

蜂鳴器x1

 

按照接線圖接線：

Sketch及說明：

首先我們要讓他唱的歌是生日快樂歌，簡譜如下：

int sing = 5;

// 依照簡譜的順序，填入代表的音符，空白代表休止符

char notes[] = “ggagCb ggagDC ggGECba FFECDC”;

// 決定每個音階的拍子，注意這邊用 unsigned long 所以拍子只能是正整數

unsigned long beats[] = {1,1,2,2,2,2,2,1,1,2,2,2,2,2,1,1,2,2,2,2,2,1,1,2,2,2,2,2,2};

// 利用 sizeof()，算出總共要多少音符

int length = sizeof(notes);

// 決定一拍多長，這邊一拍 300 ms

int tempo = 300;

 

void setup()

{

pinMode(sing, OUTPUT);

}

void loop(){

// 利用 for 來播放我們設定的歌曲，一個音一個音撥放

for (int i = 0; i < length; i++) {

// 如果是空白的話，不撥放音樂

if (notes[i] == ‘ ‘)

{

delay(beats[i] * tempo); // rest

}

else

{

// 呼叫 palyNote() 這個 function，將音符轉換成訊號讓蜂鳴器發聲

playNote(sing,notes[i], beats[i] * tempo);

}

// 每個音符之間的間隔，這邊設定的長短會有連音 or 段音的效果

delay(tempo/15);

}

}

void playNote(int OutputPin, char note, unsigned long duration)

{

// 音符字元與對應的頻率由兩個矩陣表示

char names[] = { ‘c’, ‘d’, ‘e’, ‘f’, ‘g’, ‘a’, ‘b’, ‘C’,’D’,’E’,’F’,’G’ };

int tones[] = { 262, 294, 330, 349, 392, 440, 494, 523,587,659,698,784 };

// 播放音符對應的頻率

for (int i = 0; i < 12; i++)

{

if (names[i] == note)

{

tone(OutputPin,tones[i], duration);

//下方的 delay() 及 noTone ()，測試過後一定要有這兩行，整體的撥放出來的東西才不會亂掉，可能是因為 Arduino 送出tone () 頻率後會馬上接著執行下個指令，不會等聲音播完，導致撥出的聲音混合而亂掉

delay(duration);

noTone(OutputPin);

}

}

}

這邊要注意的是，因為 tone () 的時間只能整數，所以有半拍的音樂 beats = 0.5 是不會有動作的，建議就是直接將所有拍子 x2 去寫。

 

成果:

參考資源:

http://thats-worth.blogspot.com/2014/05/arduino-controlling-piezo.html

 

（MakerPRO 編輯部代發）