Arduino案例實操 -- 蜂鳴器演奏歌曲（聖誕歌 Jingle Bells）

你們也知道，聖誕節就快到了，讓arduino完成一個比較應景的案例也會讓節日過得更有意思。
arduino可以做的放歌案例除了用語音模塊外，比較簡單成本最低的就是利用蜂鳴器了，只要控制好頻率和節拍，蜂鳴器也可以演奏音樂的，但你要準備的東西也會複雜一點。

文章標題導航

一、聖誕歌簡譜

簡譜不理解是什麼？？！！
很簡單，你小學時候的音樂課本上面的譜子就是了，下面這張是Jingle Bells的簡譜，歌詞是中文版不用太認真，調子是一樣的。

簡譜上除了中文，其他的應該都看不懂了吧

敲黑板，這個地方要好好理解一下，後面要用到！！！

音符節奏分爲一拍、半拍、1/4拍、1/8拍，我們規定一拍音符的時間爲1，那麼半拍爲0.5，1/4拍爲0.25；1/8拍爲0.125……，爲每個音符賦予這樣的拍子播放出來，音樂的整個基調就出來了。
確定簡譜的調，在簡譜歌名左下角（即整個簡譜的左上角）處，有個 1 = F 4/4 ，這裏的 F 表示這個曲子是 F 調的，下面會講到，而 4/4 表示曲子是四四拍的
音符（簡譜中文字上面對應的每個數字）類型說明，舉個栗子，Jingle Bells簡譜第一小段音符 5 3 2 1 5 0 5 5
1）這裏面5、3、2、1可以看到數字下面都帶着下劃線，這表示每個音符對應的節拍爲0.5拍，即音符5爲0.5拍，音符3爲0.5拍，音符2和音符1也是0.5拍，0也是0.5拍，仔細看最後兩個音符，兩個5下面都是2條下劃線，這表示0.25拍，這樣就好理解了，每個音符都看成1拍，每帶一條下劃線就當前拍數除以2，這樣一條下劃線是1/2=0.5拍，兩條下劃線是1/2/2=0.25拍，ok吧；然後把這一小段音符 5 3 2 1 5 0 5 5的節拍數加起來是0.5+0.5+0.5+0.5+1+0.5+0.25+0.25 = 4拍，這樣就跟簡譜標的四四拍是吻合的了，也說明你這一小段的節拍數沒算錯，記住Jingle Bells簡譜中每一小段都是4拍（這段話對照着簡譜去理解）
2）聰明的你可能還發現有些音符還帶有小點點，當音符不帶點時，表示中音，例如第一小段中的音符3，表示中音音符3；當音符下面帶小點時，表示低音，例如第一小段中的音符5，表示低音音符5；同樣的，當音符上面帶小點時，表示高音音符，這在Jingle Bells簡譜中沒有出現高音
3）音符後邊帶小數點的話，表示該音符節拍+0.5拍(音符帶下劃線的話，在計算完下劃線節拍的基礎上+0.5拍)；音符後邊帶 - 的，音符+1拍(計算完下劃線節拍的基礎上+1拍)
4）有的兩個連續的音符上面帶弧線，表示連音，可以稍微改下連音後面那個音的頻率，比如減少或增加一些數值（需自己調試），這樣表現會更流暢，其實不做處理，影響也不大

二、音符頻率對照表

簡單瞭解簡譜後，該怎麼把音符轉換成蜂鳴器對應頻率呢，看看音符頻率表
低音

音符→ 音調↓	1_#	2_#	3_#	4_#	5_#	6_#	7_#
A	221	248	278	294	330	371	416
B	248	278	294	330	371	416	467
C	131	147	165	175	196	221	248
D	147	165	175	196	221	248	278
E	165	175	196	221	248	278	312
F	175	196	221	234	262	294	330
G	196	221	234	262	294	330	371

中音

音符→ 音調↓	1	2	3	4	5	6	7
A	441	495	556	589	661	742	833
B	495	556	624	661	742	833	935
C	262	294	330	350	393	441	495
D	294	330	350	393	441	495	556
E	330	350	393	441	495	556	624
F	350	393	441	495	556	624	661
G	393	441	495	556	624	661	742

高音

音符→ 音調↓	1^#	2^#	3^#	4^#	5^#	6^#	7^#
A	882	990	1112	1178	1322	1484	1665
B	990	1112	1178	1322	1484	1665	1869
C	525	589	661	700	786	882	990
D	589	661	700	786	882	990	1112
E	661	700	786	882	990	1112	1284
F	700	786	882	935	1049	1178	1322
G	786	882	990	1049	1178	1322	1484

如上的頻率表適用於arduino的各種蜂鳴器曲目，由於案例中Jingle Bells是F調的，所以在表中我把F調對應的音符都標紅了，可以看到表格中第一列是曲目音調，每首曲子基本都是一個調的，第一行是每個調對應的音符頻率1 到 7，也就是簡譜中我們看到的那些數字，最後是以高音、中音、低音把頻率分成了3個表，看懂了就可以開始編程了

三、案例編程

看明白簡譜和頻率表就開始寫程序啦，首先宏定義曲目要用到的音符頻率

//中音NTF 0爲空拍
#define NTF0 -1
#define NTF1 350
#define NTF2 393	
#define NTF3 441
#define NTF4 495
#define NTF5 556
#define NTF6 624
#define NTF7 661

//高音NTFH
#define NTFH1 700
#define NTFH2 786
#define NTFH3 882
#define NTFH4 935
#define NTFH5 965
#define NTFH6 996
#define NTFH7 1023

//低音NTFL
#define NTFL1 175
#define NTFL2 196
#define NTFL3 221
#define NTFL4 234
#define NTFL5 262
#define NTFL6 294
#define NTFL7 330

按照Jingle Bells簡譜定義音符數組

//音符頻率數組 
int tune[]=
{
	NTF3,NTF3,NTF3,NTF3,NTF3,NTF3,
	NTF3,NTF5,NTF1,NTF2,NTF3,NTF0,
	NTF4,NTF4,NTF4,NTF4,NTF4,NTF3,NTF3,NTF3,NTF3,
	NTF5,NTF5,NTF4,NTF2,NTF1,NTF0,

	NTFL5,NTF3,NTF2,NTF1,NTFL5,NTF0,NTFL5,NTFL5,
	NTFL5,NTF3,NTF2,NTF1,NTFL6,NTF0,
	NTFL6,NTF4,NTF3,NTF2,NTFL7,NTF0,
	NTF5,NTF5,NTF4,NTF2,NTF3,NTF1,NTF0,

	NTFL5,NTF3,NTF2,NTF1,NTFL5,NTF0,
	NTFL5,NTF3,NTF2,NTF1,NTFL6,NTF0,NTFL6,
	NTFL6,NTF4,NTF3,NTF2,NTF5,NTF5,NTF5,NTF5,
	NTF6,NTF5,NTF4,NTF2,NTF1,NTF0
};

按簡譜定義音符節拍數組

//音符節拍數組
float durt[]=
{
	0.5,0.5,1,0.5,0.5,1,
	0.5,0.5,0.75,0.25,1.5,0.5,
	0.5,0.5,1,0.5,0.5,0.5,0.5,0.25,0.25,
	0.5,0.5,0.5,0.5,1.5,0.5,

	0.5,0.5,0.5,0.5,1,0.5,0.25,0.25,
	0.5,0.5,0.5,0.5,1,1,
	0.5,0.5,0.5,0.5,1,1,
	0.5,0.5,0.5,0.5,1,0.75,0.25,

	0.5,0.5,0.5,0.5,1,1,
	0.5,0.5,0.5,0.5,1,0.5,0.5,
	0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,
	0.5,0.5,0.5,0.5,0.75,0.25
};

接着是主題函數部分

//定義蜂鳴器引腳，音符長度變量
int buzzer_pin = 9;
int length;

//setup函數，初始化引腳，計算長度
void setup()
{
	pinMode(buzzer_pin, OUTPUT);
	length = sizeof(tune)/sizeof(tune[0]);
}

//loop函數
void loop()
{
	//for循環演奏曲子
	for(int x=0;x<length;x++)
	{
		tone(buzzer_pin, tune[x]);
		delay(500*durt[x]);					//這裏的500爲控制每個音符的時長來定曲子的節奏
		noTone(buzzer_pin);
	}
	delay(500);								//開始下一輪循環的時間間隔
}

程序對於蜂鳴器單獨演奏曲子來說簡短有效，對於在曲子演奏中間要一邊做點其他事情，可能就有些些麻煩了

四、案例擴展

聖誕節案例肯定不能少了聖誕樹不是嘛，這種聖誕樹小裝飾在某寶上十幾二十塊就能買到帶帶燈的，我手頭就搞了一個出來，店家給的蚊帳布一樣的原材料要自己動手，也是花了不少時間搞，主要是燈帶的固定很是頭疼，下面看一下效果圖，還是可以接受的

商家隨機給的顏色布料，粉色的，老夫也是無奈，還有圈上彩燈後的效果，還怪不錯的咧

是吧，節日一擺上那是很有氣氛了，還給了些聖誕鞋小掛飾什麼的，沒給弄上去，兩節5號電池供電，常亮狀態，爲了能達到彩燈控制效果，我把線剪了接到arduino控制的繼電器上面，通過繼電器控燈，程序也寫了，以最原始的方式，另外加了OLED屏幕的節日祝福顯示，具體代碼如下

#include <U8glib.h>
 
//引腳定義
int buzzer_0 = 5;
int relay_0 = 12;
U8GLIB_SSD1306_128X64 u8g_0(U8G_I2C_OPT_NONE);

//setup函數
void setup() {
    pinMode(buzzer_0, OUTPUT);
    pinMode(relay_0, OUTPUT);

	//OLED屏幕顯示 Merry Christmas
    u8g_0.firstPage();
    do {
        u8g_0.setFont(u8g_font_9x18);
        u8g_0.drawStr(5, 30, "Merry");
        u8g_0.drawStr(40, 55, "Christmas");
    } while (u8g_0.nextPage());
}

//loop函數
void loop() {
    tone(buzzer_0, 441, 0);		// T1-1
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 441, 0);
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 441, 0);
    delay(0);
    delay(480);
    noTone(buzzer_0);
    digitalWrite(relay_0, HIGH);
    tone(buzzer_0, 441, 0);
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 441, 0);
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 441, 0);
    delay(0);
    delay(230);
    noTone(buzzer_0);
    digitalWrite(relay_0, LOW); 
    tone(buzzer_0, 441, 0);			// T1-2
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 556, 0);
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 350, 0);
    delay(0);
    delay(355);
    noTone(buzzer_0);
    digitalWrite(relay_0, HIGH);
    tone(buzzer_0, 393, 0);
    delay(0);
    delay(125);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 441, 0);
    delay(0);
    delay(750);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, -1, 0);
    delay(0);
    delay(230);
    noTone(buzzer_0);
    digitalWrite(relay_0, LOW); 
    tone(buzzer_0, 495, 0);			// T1-3
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 495, 0);
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 495, 0);
    delay(0);
    delay(500);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 495, 0);
    delay(0);
    delay(230);
    noTone(buzzer_0);
    digitalWrite(relay_0, HIGH);
    tone(buzzer_0, 495, 0);
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 441, 0);
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 441, 0);
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 441, 0);
    delay(0);
    delay(125);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 441, 0);
    delay(0);
    delay(105);
    noTone(buzzer_0);
    digitalWrite(relay_0, LOW); 
    tone(buzzer_0, 556, 0);			// T1-4
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 556, 0);
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 495, 0);
    delay(0);
    delay(230);
    noTone(buzzer_0);
    digitalWrite(relay_0, HIGH);
    tone(buzzer_0, 393, 0);
    delay(0);
    delay(250);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, 350, 0);
    delay(0);
    delay(750);
    noTone(buzzer_0);
    tone(buzzer_0, -1, 0);
    delay(0);
    delay(230);
    noTone(buzzer_0);
	...						//此處省略200+行重複代碼
	delay(1500);			//循環演奏的時間間隔
}

上述代碼只取了完整曲子的1/3段，因爲每個音符都是以tone函數，delay函數，noTone函數的形式在循環，4個小段加起來30個音符左右，還有OLED顯示和繼電器控制的程序前前後後140行代碼左右，全曲82個音符總370行代碼，也是敲得心累，上面把後邊200+行的重複函數代碼省略了，只是頻率跟延時不同。

案例擴展實現了簡介控制聖誕樹燈光閃爍，其實個人覺得接PWM引腳做成呼吸燈效果會更棒，也不用聽繼電器在滴答滴答叫，這個就看你們個人的idea了，分享到這，下回見~

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文章標題導航

一、聖誕歌簡譜

二、音符頻率對照表

三、案例編程

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