Arduino音樂

描述

讓我們在堅(jiān)果殼中制作音樂

如果您喜歡 Arduino 并且對音樂有基本的了解，那么為什么不與Let's Make Music一起玩樂呢？

使用非?；镜奶准斜聿⑹褂梅浅Ｉ?、非常短和基本的功能，可以制作非常詳細(xì)的樂譜，以便在簡單配置的 Arduino 和揚(yáng)聲器上播放。結(jié)果可能非常驚人和有益！

能力

為了讓您了解“讓我們制作音樂”的草圖功能，我制作了一些非常復(fù)雜的樂譜，由一些傳奇的流行藝術(shù)家創(chuàng)作，所有這些樂曲都忠實(shí)地演奏。不幸的是，由于版權(quán)原因，我無法發(fā)布這些內(nèi)容。不過，我已經(jīng)包含了其他開箱即用的示例 (OOTB)，它們提供了有用的能力演示和指導(dǎo)，以幫助您開始自己的分?jǐn)?shù)。

硬件

再簡單不過了——你只需要一個(gè) Arduino 微控制器（任何一個(gè)都可以）、一個(gè) 100 歐姆的電阻、一個(gè)小面包板、一些電線，最好是一個(gè) 8 歐姆 0.25 瓦的揚(yáng)聲器（如果你不這樣做，還需要一個(gè)蜂鳴器手頭沒有揚(yáng)聲器）。

接線圖如下圖所示，但它是一個(gè)非常簡單的電路。草圖使用數(shù)字輸出引腳 11 來驅(qū)動揚(yáng)聲器，但如果您希望使用另一個(gè)引腳，請選擇合適的替代引腳并#define speaker根據(jù)需要更改草圖中的定義 ' '。

我應(yīng)該建議微控制器不應(yīng)該直接連接到除了揚(yáng)聲器/蜂鳴器之外的任何東西，否則你可能會損壞你的微控制器。

讓我們做音樂

該草圖包括使用基本和標(biāo)準(zhǔn)音樂術(shù)語和概念將您自己的樂譜和作品組合在一起所需的一切。例如，草圖包括一套全面的標(biāo)準(zhǔn)速度、涵蓋多個(gè)八度音階的預(yù)設(shè)音符以及基于所選速度的常見音符/休息時(shí)間值。

該草圖提供了五個(gè)可用于創(chuàng)建和播放音樂的功能。這些是：

set_tempo - 以每分鐘節(jié)拍數(shù)（即每分鐘四分音符）為單位設(shè)置樂曲的節(jié)奏（節(jié)奏），例如set_tempo(allegro),set_tempo(144)等。四分音符的值計(jì)算為 60/節(jié)奏秒。然后根據(jù)該計(jì)算值確定所有其他音符持續(xù)時(shí)間。在草圖啟動時(shí)，速度設(shè)置為default_tempo( animato)，或每分鐘 120 拍（四分音符）。速度將保持在此設(shè)置，直到被用戶代碼更改。

play - 將在給定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)播放給定的音符，例如，將在最小的持續(xù)時(shí)間內(nèi)播放中 C，在四分音符+ 八分音符的持續(xù)時(shí)間內(nèi)播放 F2 升號，等等。當(dāng)然，這些播放的速度取決于節(jié)奏設(shè)置。play(note_C4, minim)play(note_FS2, crot + quav)

休息- 在給定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)休息，在此期間保持沉默，例如rest(quav)，rest(0.5)等。請記住，休息也適用于當(dāng)前速度。

顫音- 用給定的兩個(gè)音符在給定的持續(xù)時(shí)間一個(gè)接一個(gè)地連續(xù)執(zhí)行顫音，例如trill(note_C4, note_CS4, minim)，trill(note_F3, note_E3, crot)等。默認(rèn)情況下和 OOTB，顫音在每個(gè)四分音符或其中一部分執(zhí)行八個(gè)音符變化，具體取決于在給出的顫音持續(xù)時(shí)間它的函數(shù)調(diào)用，與速度設(shè)置無關(guān)。如果每個(gè) crotchet 需要更少或更多的音符更改，則重置定義“ ”。請記住，顫音也適用于當(dāng)前速度。#define trills_per_crotchet

等待- 等待給定的持續(xù)時(shí)間（秒或其一部分），例如wait(5.5)等待 5.5 秒，wait(minim)等待最小持續(xù)時(shí)間等。此功能由播放和休息功能使用，但也可用于最終用戶代碼。

讓我們看一個(gè)熟悉的曲子（生日快樂）的例子：

 // Happy_Birthday
 set_tempo(default_tempo);
 // bar 1
 play(note_G3, quav);
 play(note_G3, quav);
 play(note_A3, crot);
 play(note_G3, crot);
 // bar 2
 play(note_C4, crot);
 play(note_B3, minim);
 // bar 3
 play(note_G3, quav);
 play(note_G3, quav);
 play(note_A3, crot);
 play(note_G3, crot);
 // bar 4
 play(note_D4, crot);
 play(note_C4, minim);
 // bar 5
 play(note_G3, quav);
 play(note_G3, quav);
 play(note_G4, crot);
 play(note_E4, crot);
 // bar 6
 play(note_C4, crot);
 play(note_B3, crot);
 play(note_A3, crot);
 // bar 7
 play(note_F4, quav);
 play(note_F4, quav);
 play(note_E4, crot);
 play(note_C4, crot);
 // bar 8
 play(note_D4, crot);
 play(note_C4, minim);

要注意上面的例子是：

• 樂譜的節(jié)奏已設(shè)置為default_tempo （每分鐘 120 拍）

• 樂譜以條形排列。在這個(gè)例子中，小節(jié)有 3 個(gè)節(jié)拍（3/4 拍）。當(dāng)您輸入自己的樂譜時(shí)，這是一種有用的方法，因?yàn)樗梢宰屇S音樂并輕松挑選出您無疑會錯(cuò)誤引入的錯(cuò)誤音符和/或持續(xù)時(shí)間！

• 音符一個(gè)接一個(gè)地播放（單通道設(shè)計(jì)），參考草圖的音符定義中的音符值（請參閱嬰兒床表以獲取這些和其他有用的點(diǎn)點(diǎn)滴滴的易于訪問的列表）

• 使用標(biāo)準(zhǔn)樂譜，例如crot(chet)、minim、quav(er) 等，在指定的時(shí)間/持續(xù)時(shí)間內(nèi)演奏每個(gè)音符。同樣，使用Crib Sheet可以輕松訪問這些音符。

讓我們看另一個(gè)簡短的例子，當(dāng)你玩它時(shí)你就會知道：

 set_tempo(default_tempo * 2); // lively pace
 // 3/4 time
 // bar 1
 play(note_C4, minim);
 play(note_G3, crot);
 // bar 2
 play(note_G3, crot);
 play(note_GS3, minim);
 // bar 3
 play(note_G3, minim);
 rest(note_crot);
 // bar 4
 play(note_B3, minim);
 play(note_C4, crot);
 set_tempo(default_tempo); // reset tempo 

要注意上面的例子是：

• 我們將速度提高到默認(rèn)值的兩倍 - 每分鐘 240 拍

• rest 我們在第 3 小節(jié)的中間引入了一個(gè)空頭crot（切）

• 當(dāng)樂曲完成時(shí)，我們將速度重置為默認(rèn)值。

最后，在本節(jié)中，讓我們回顧一下生日快樂，這次我們將在每個(gè)奇數(shù)小節(jié)的開頭添加一個(gè)顫音：

 //_Happy_trill_Birthday
 set_tempo(default_tempo);
 // 3/4 time
 // bar 1
 trill(note_G3, note_GS3, quav);
 play(note_G3, quav);
 play(note_A3, crot);
 play(note_G3, crot);
 // bar 2
 play(note_C4, crot);
 play(note_B3, minim);
 // bar 3
 trill(note_G3, note_GS3, quav);
 play(note_note_G3, quav);
 play(note_A3, crot);
 play(note_G3, crot);
 // bar 4
 play(note_D4, crot);
 play(note_C4, minim);
 // bar 5
 trill(note_G3, 
 play(note_G3, quav);
 play(note_G4, crot);
 play(note_E4, crot);
 // bar 6
 play(note_C4, crot);
 play(note_B3, crot);
 play(note_A3, crot);
 // bar 7
 trill(note_F4, note_FS4, quav);
 play(note_F4, quav);
 play(note_E4, crot);
 play(note_C4, crot);
 // bar 8
 play(note_D4, crot);
 play(note_C4, minim);

這是我們習(xí)慣的旋律，但有一點(diǎn)曲折。顫音功能是音樂顫音的簡單實(shí)現(xiàn)，但應(yīng)該對您的樂譜產(chǎn)生一些興趣。

希望到此為止，您了解所應(yīng)用的原則嗎？

一些有用的指針和技巧...

三胞胎

三連音是一個(gè)單獨(dú)的節(jié)拍，分為三個(gè)等時(shí)的音符，通常在三連音音符上方用“3”表示。這很容易建模，例如，如果我們將以下三個(gè)音符定義為三連音 - A3、AS3 和 B3 并且值得一個(gè)四分音符，那么我們可以簡單地將其轉(zhuǎn)錄為：

// crotchet triplet
play(note_A3, crot/3);
play(note_AS3, crot/3); 
play(note_B3, crot/3);

同樣的想法適用于任何部門。

領(lǐng)帶

并列音符是由連接兩個(gè)相同音高音符的曲線表示的樂譜。在平局中，不播放第二個(gè)音符，但將其持續(xù)時(shí)間值添加到第一個(gè)音符。因此，例如，如果樂譜顯示兩個(gè)并列的音符，比如note_AF3都帶有四分音符的持續(xù)時(shí)間，那么我們會將其表示為play(note_AF3, crot + crot), 或play(note_AF3, minim)。第一個(gè)表示更好，因?yàn)樗茢辔覀冋谘葑嘁粋€(gè)并列的音符。請注意，捆綁的音符通常可以從一個(gè)小節(jié)的末尾延伸到下一個(gè)小節(jié)。在這些情況下，它有助于在您包含描述條形圖的任何評論中標(biāo)記這一點(diǎn)。

另一個(gè)例子可能是兩個(gè)音符，比如說note_F4第一個(gè)音符的持續(xù)時(shí)間值是四分音符，第二個(gè)音符的持續(xù)時(shí)間值是八分音符。我們將其表示為play(note_F4, crot + quav)。等等。

復(fù)合音符和休息時(shí)間

我們在上面的技術(shù)中看到了我們?nèi)绾文軌驈?fù)合和操縱音符持續(xù)時(shí)間以滿足表示三連音和連音的樂譜的精確需求。同樣的技術(shù)同樣適用于需要音符時(shí)長的rest 和函數(shù)。trill 事實(shí)上，只要有意義，任何算術(shù)組合都是允許的，例如play(note_D5, minim + crot + quav), rest(crot + quav),trill(note_G2, note_GS2, dot_minim + quav/2)等。

節(jié)奏

雖然草圖提供了標(biāo)準(zhǔn)速度定義的列表，但該函數(shù)可以指定任何值set_tempo 。因此，如果您需要一個(gè)不在標(biāo)準(zhǔn)列表中的速度，那么只需指定您自己的速度。例如set_tempo(95)，介于maestroso （每分鐘 88 次）和moderato （每分鐘 100 次）之間，依此類推。

重復(fù)

樂譜的一部分經(jīng)常重復(fù)。與其復(fù)制相同的一組和一系列的音符/休止符，使用標(biāo)簽和（可怕的）goto 語句會很有幫助。為此，有必要檢測樂譜的一部分是否已經(jīng)重復(fù)。這可以使用具有兩種狀態(tài)之一的簡單變量來管理 -false如果重復(fù)部分尚未重復(fù)，則為“ true”，否則為“ ”。例如：

...
bool repeated = false;
...
repeat_1:
play(note_B3, crot);
rest(quav);
play(note_C4, quav);
play(note_D4, crot+quav);  // dotted crotchet
play(note_C4, quav);
...
If (repeated == false){
repeated = true;  
play(note_A3, crot);  
rest(crot);  
play(note_C4, crot);  
play(note_D4, crot);  
goto repeat;
}
// continue with the rest of the score...

我向你們中間的純粹主義者道歉，但在這種情況下，a 的使用goto 簡單、清晰且易于實(shí)施，即使樂譜具有多個(gè)重復(fù)部分。如果它們更適合您的需求，請隨意使用 do/while 或 while 構(gòu)造。

轉(zhuǎn)錄樂譜

在將樂譜編碼為音樂命令時(shí)，它有助于有序和結(jié)構(gòu)化。根據(jù)樂譜的拍號逐個(gè)小節(jié)工作，用小節(jié)編號評論每個(gè)小節(jié)，并添加任何其他可能有幫助的評論。這種方法有助于調(diào)試您的代碼，因?yàn)槲铱梢员ＷC您將引入不正確的音符和/或音符/休息時(shí)間。在逐條閱讀代碼的同時(shí)聆聽樂譜以確保準(zhǔn)確性，很快就會發(fā)現(xiàn)哪里出了問題。

盒子外面

Let's Make Music 草圖包含了整理您自己的樂譜所需的所有音樂數(shù)據(jù)和功能。還包括許多樂譜示例，因此您可以了解如何使用各種草圖功能，也可以立即在 Arduino 上播放音樂。

為方便起見，示例分?jǐn)?shù)作為函數(shù)提供，并且可以以任何順序直接從主 void 循環(huán)引用。如果一個(gè)接一個(gè)地組裝多個(gè)得分函數(shù)，然后wait(..)在每個(gè)函數(shù)之間添加一個(gè)函數(shù)調(diào)用，以便在一個(gè)結(jié)束和下一個(gè)開始之間獲得短暫的休息，例如wait(3)等待三秒鐘。

OOTB 提供的樂譜函數(shù)有：

• middle_C

• twinkle_twinkle（小星星）

• silent_night

• jingle_bells

• happy_birthday

• ditty_1

• door_bell_1

• door_bell_2

• ode_to_joy （貝多芬）

• canon_in_D（帕赫貝爾）

• scarborough_fair

最后

Let's Make Music 小品是關(guān)于用 Arduino 制作音樂的樂趣。它并不過分復(fù)雜，但提供了一些簡單而基本的命令，可以產(chǎn)生非常好的結(jié)果。下載并打印嬰兒床表，作為對所有草圖的音樂數(shù)據(jù)定義和功能的方便和快速參考。

最重要的是，享受在 Arduino 上制作音樂并玩得開心！

延伸閱讀

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• REM_SYS, A Programmatic Timed Reminder Alerting - 用于經(jīng)過時(shí)間和實(shí)時(shí)異步定時(shí)警報(bào)的編程框架。定義任意數(shù)量的計(jì)時(shí)器（提醒）警報(bào)（亞秒到小時(shí)）并異步處理。