Arduino控制蜂鸣器播放音乐设计说明书

目录
一、新媒体装置艺术
1、作品原理介绍 (1)
2、作品设计的意义 (1)
3、作品的主要内容 (1)
4、制作方法和流程 (1)
5、成果 (9)
6、价值和影响 (9)
7、创新点 (10)
二、结论
8、技术方面 (10)
9、艺术方面 (10)
10、不足及展望 (11)
11、谢辞 (11)
设计说明书
一、作品原理介绍：
能感应到物体靠近并且低于50CM时，蜂鸣器发出音乐，并且小灯泡随着音乐节奏变化。

二、作品设计意义：
将它应用到图书馆或者购物的地方，当人们靠近的时间能只能朗读出这一栏或者这一块区域有什么东西，能够更加让人们更快速的找到自己需要的东西，很大程度上节约的时间! 也可以应用到车上，当开车的人快要和前面或者后面的物体撞上的时候，会发出声音来提醒你，从而给生命和财产加上保护套。

三、作品主要内容：
1、Arduino控制蜂鸣器播放音乐、小灯泡。

2、小灯泡跟随蜂鸣器的音乐节奏变化。

3、当物体离超声波低于50CM时发出指令，控制蜂鸣器、
小灯泡。

四、制作方法和流程：
adruino uno一块（其他Arduino板子也可，注意引脚就行），面保线若干条，蜂鸣器或小喇叭一个。

原理：
首先讲下简单的乐理知识，知道音乐是怎么演奏出来的自然就可以通过代码来进行编排了。

1.演奏单音符的原理
一首音乐由若干音符组成，每一个音符唯一对应一个频率。

如果我们知道了音符相对应的频率，再让 Arduino 按照这个频率输出到蜂鸣器或喇叭，蜂鸣器或喇叭就会发出相应频率下的声音。

Arduino官方网站给出了不同音符对应的不同频率的头文件，具体请见下文介绍。

2.音符演奏的持续时间
每个音符都会播放一定的时间，这样才能构成一首优美的曲子，而不是每个音符都播放一样长的时间。

如何确定每个音符演奏的单位时间呢？我们知道，音符节奏分为1拍、1/2拍、1/4拍、1/8拍等等，我们规定一拍音符的时间为1；半拍为0.5；1/4拍为0.25；1/8拍为0.125……，所以我们可以为每个音符赋予这样的拍子播放出来，音乐就成了。

制作过程：所需硬件：Arduino板子一块，小型扬声器/蜂鸣器一个，导线两根。

如果扬声器声音太大，也可适当配置220欧姆电阻一个与扬声器串联。

我们将扬声器一端串联电阻后接到数字6接口，另一端接地（GND）。

数字接口可以自己选择，只是在代码中要对应修改一下。

函数的参数说明：
pin: 你要接扬声器的接口，是整数（int 型）
frequency:频率，是一个整数（int 型）
duration: 音符持续的时间，是毫秒值，无符号长整型
（ unsigned long 型）
无返回值
我们还注意到上面代码中调用了头文件“pitches.h”。

这个文件是什么呢？这个头文件正式上面提到的不同音符对应的不同频率的头文件。

该pitches.h文件内容作为附件放在下面。

打开该文件后可以看到，这是一张类似表格的东西，里面是定义的大量的宏，即用宏名代替了频率名，对应到键盘的各个按键上。

可是，不懂音乐的我们如何能够取出我们所要的音符对应的宏名呢？
首先看看钢琴大谱表与钢琴琴键的对照表：
从上图我们可以将各音符的音名直观的看出来，但是，我又只会简谱，如何看呢？为了方便我自己，也希望能方便大家，我将其制作为了直观的表格，见下图。

如果有谁能用到，那我的整理就没有白费啦。

以直接把上面的两个函
数覆盖官方的例子，写
入Arduino就行了，可
以灵活的修改修改接口，
不过，为了更好看起见，
我还添加了5个彩色自
闪LED灯，一闪一闪的
很好看，温馨感一下就
出来了，所以，在后面
稍微添加了几行代码.
第二步制作arduino超声波控制蜂鸣器、小灯。

夏普GP2D12红外测距传感器的测量范围是10cm到80cm，所以对于更远的距离，超声波测距传感器将会更适用，还有一点就是不受周围环境光源干扰，在机器人对抗的比赛中，也是不可忽视的重要因素。

今天以机器人基地的超声波传感器为例简地单学习一下超声波测距原理，再在Arduino上做个超声波传感器应用的实验。

首先我们准备一下所需要的实验工具，包括arduino板子和超声波模块和杜邦线四根，我们来认识一下这个模块，这个模块工作电压是5v，有四个引脚接线，分别是VCC、Gnd、Trig、Echo，我们用杜邦线将超声波模块连接到板子上，Vcc接5v,Gnd接Gnd,Trig接端口8，Echo接端口9，它的工作原理就像声纳一样，通过发送器发出超声波信号，遇到物体反射回来传到接收器，然后计算反射回来所用的时间。

信号反射时间越长，则目标越远。

科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹(Hz)。

我们人类耳朵能听到的声波频率为20Hz～20000Hz。

当声波的振动频率小于20Hz或大于20000Hz时，我们便听不见了。

因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。

超声波测距原理：超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。

超声波在空气中的传
播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。

这就是所谓的时间差测距法。

超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。

由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。

今天我来编一个简单的测距程序，我在13接口接一个小灯，使其当测得距离大于50厘米时亮起。

下面是代码：
最后一步将其整合起来，将两个原本分开程序合在一起变成一个新的程序，也就成了一个新的作品。

下面是接线图：
最后感谢胡
鹏老师对我们班
的教导和包容！
六、价值和影响：
1.作品从价值方面来讲——能应用到商场上，当人们靠近一个区域时，会提醒消费者这个区主要是买的什么，能节约时间。

也可以应用到地铁、公路上，当人们在红灯时，当身体很靠近公路，会提醒人们注意距离，保护行人的安全。

同样也可以应用到车上，当开车的人快要和前面或者后面的物体撞上的时候，会发出声音来提醒你，从而给生命和财产加上保护套。

2.作品从影响来讲——可以给交通、消费带来保护和方便，是一种无形的保险措施，很大程度上保护人们的出行安全，给生活一定的影响。

第一将超声波、和蜂鸣器以及小灯泡结合起来，制作出更加具有附加值的作品，能生活、交通管理上带来方便和保护。

第二将以超声波为主要的照片应用到生活中，帮助人们解决生活上的问题。

第三在我国每年因交通事故而丧失生命的事故有很多，而我的作品能在这方面带来一定的改善，紧贴生活实际问题。

八、技术成面：
1. Arduino软件是需要写代码，代码上面临的问题是最大的，英文一直不是我擅长的，所以在这过程中我逼着自己去学英语，慢慢尝试去改代码、去写代码：
2. Arduino板子是需要自己去接线，所以在这问题上，对于文科艺术生的我，要去尝试一些不同的课程，去好好研究一些东西。

九、艺术方面：
艺术方面是指在包装上的问题，包装上我采用的是简单、实用的外观带点小活跃的元素。

在制作过程中必须要格外细心和耐心，作为一个大男生的我在这过程显得非常烦，需要剪纸上我都没有很好的处理好。

在包装上我个人认为能简单的就不要复杂化，能实用的不要华而不实。

十、不足及展望：
不足的地方是缺少零件，没能很好的应用带生活中去，让作品的实际作用得到最大化，只能在有限的条件下做出有限的照片，只是我觉得最大的遗憾和不足。

希望自己在将来能真的做出改变生活给人们生活带来方便的作品，希望这方面的技术能越来越好，越来越贴近生活带来实际作用。