数字制造讲义08-Arduino声音应用2

(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

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。

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