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数字制造讲义07-Arduino声音应用

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数字制造讲义07-Arduino声音应用
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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

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上一节课,我们练习如何在不同软硬件设备(手机、Max、Arduino、Ableton Live)中传输 MIDI 和 OSC 数据。这些都是用软件发出声音。

这周我们继续通过实际的例子,学习如何用硬件发出声音。

挑战1:让蜂鸣器发声

蜂鸣器是啥?

简单来说,它是一种一体化结构的电子讯响器,广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中,作发声器件。

蜂鸣器又可以分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两种。

它们的区别是什么?要如何区分呢?

  • 有源蜂鸣器内部集成有 震荡源 ,只要提供直流电源就可以发声。无源蜂鸣器没有集成震荡源,需要接在音频输出电路中才可以发声。
  • 无源蜂鸣器通的电路板通常是裸露的(如上图右),有源蜂鸣器的电路通常被黑胶覆盖
  • 更精确的判断方法,用万用表电阻档 Rxl 档测试:用黑表笔接蜂鸣器 “+”引脚,红表笔在另一引脚上来回碰触,如果触发出咔、咔声的且电阻只有8Ω(或16Ω)的是无源蜂鸣器;如果能发出持续声音的,且电阻在几百欧以上的,是有源蜂鸣器。

下面我们用到的是无源蜂鸣器。

在电路中连接蜂鸣器不需要增加额外的电阻,所以接线十分简单。在 Arduino 程序中,使用 tone 函数来指定蜂鸣器的频率和持续时间:

int buzzerPin = 9;

void setup() {
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  tone(buzzerPin, 440, 500);
  delay(1000);
}

挑战2:蜂鸣器发出交替的报警声

完成挑战 1,我们已经基本理解蜂鸣器和 tone() 函数如何工作了。

在修改代码之前,建议在官方文档中查看 tone()noTone() 的详细说明。

Syntax

tone(pin, frequency) tone(pin, frequency, duration)

Parameters

pin: the pin on which to generate the tone frequency: the frequency of the tone in hertz - unsigned int duration: the duration of the tone in milliseconds (optional) - unsigned long

这个挑战只需要在代码上做一些调整,就可以实现双音高交替的报警器效果。

int buzzerPin = 9;

void setup() {
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  tone(buzzerPin, 440, 500);
  delay(1000);
  tone(buzzerPin, 880, 500);
  delay(1000);
}

tone() 的第二个参数是音高的频率,我们把第一个音高设为 440,第二个音高设为 880,它们各持续 500 毫秒,中间有 1 秒的间隔。这样就形成了双音高的警报声。

挑战3:用按键触发声音

现在我们有了可以发出不同音高的蜂鸣器。接着我们做一个按钮控制发声的小应用。

接线中使用的元件包括:蜂鸣器,按钮,220Ω 和 10kΩ 电阻。

代码如下:

int button_pin = A0;
int buzzer_pin = 8;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(button_pin, INPUT);
  pinMode(buzzer_pin, OUTPUT);
}

void loop() {
  int buttonState = digitalRead(button_pin);
  Serial.println(buttonState);
  if (buttonState == HIGH) {
    tone(8, 440, 200);
  }
  delay(50);
}

在上面的练习中,建议大家一定要动手画电路图、从 0 开始写代码,并且对代码加上必要的注释。这些训练能帮助我们更快熟悉和应用所学的知识。越早练习,才可以越早简化一些步骤。

在练习中一定会越到这样那样的错误,比如元件正负极一不小心就接反了,比如 Arduino 上传程序时总是出错,甚至有时候不正确的接线烧坏了元件。

错误是学习中最宝贵的机会,它提醒我们「此处有知识薄弱点」或者「步骤可完善的地方」。详细记录步骤,本身就是发现和解决问题很好的方法。把错误们储蓄起来,时不时拿出来复习,就能减少错误发生,提高熟练程度和准确度。

所以,多动手,早犯错,乐于在错误中寻找成长的路径,是可以伴随我们一路的好方法。

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