用Arduino播放“生日快乐”

tahoroom

这是我博客的文章，贴过来给大家分享，源地址：http://www.tahoroom.com/archives/7030.html 多捧场啊，顺便点个广告什么的支持一下博主哦！

Arduino 播放音乐的原理
需要用到的材料：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。

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

一首乐曲有若干音符组成，一个音符对应一个频率。我们知道到相对应的频率让 Arduino 输出到蜂鸣器，蜂鸣器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.音符的演奏时间

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，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。Arduino已经给出了像样的程序，即 Arduino 的 Tone 库。

我们用它可以帮助我们快速制作音乐。

这是ArduinoTone函数的官方介绍地址：http://arduino.cc/en/Tutorial/Tone，使用函数为Tone()：http://arduino.cc/en/Reference/Tone

如果要查看Tone的完整维护记录和使用说明请访问：http://code.google.com/p/rogue-code/wiki/ToneLibraryDocumentation

制作方法

所需硬件：Arduino板子一块，小型扬声器一个，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。

首先看看官方的例子。



该例子里，我们将扬声器一端串联电阻后接到数字8（D8）接口，另一端接地（GND）。接线原理图如下：



接好线之后，将以下代码粘贴到Arduino IDE中。代码如下：

1. /*
   
2.   Melody
   
3. 
   
4. Plays a melody
   
5. 
   
6. circuit:
   
7. * 8-ohm speaker on digital pin 8
   
8. 
   
9. created 21 Jan 2010
   
10. modified 30 Aug 2011
    
11. by Tom Igoe
    
12. 
    
13. This example code is in the public domain.
    
14. 
    
15. http://arduino.cc/en/Tutorial/Tone
    
16. 
    
17. */
    
18. #include "pitches.h"
    
19. 
    
20. // notes in the melody:
    
21. int melody[] = {
    
22.   NOTE_C4, NOTE_G3,NOTE_G3, NOTE_A3, NOTE_G3,0, NOTE_B3, NOTE_C4};
    
23. 
    
24. // note durations: 4 = quarter note, 8 = eighth note, etc.:
    
25. int noteDurations[] = {
    
26.   4, 8, 8, 4,4,4,4,4 };
    
27. 
    
28. void setup() {
    
29.   // iterate over the notes of the melody:
    
30.   for (int thisNote = 0; thisNote < 8; thisNote++) {
    
31. 
    
32.     // to calculate the note duration, take one second
    
33.     // divided by the note type.
    
34.     //e.g. quarter note = 1000 / 4, eighth note = 1000/8, etc.
    
35.     int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote];
    
36.     tone(8, melody[thisNote],noteDuration);
    
37. 
    
38.     // to distinguish the notes, set a minimum time between them.
    
39.     // the note's duration + 30% seems to work well:
    
40.     int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
    
41.     delay(pauseBetweenNotes);
    
42.     // stop the tone playing:
    
43.     noTone(8);
    
44.   }
    
45. }
    
46. 
    
47. void loop() {
    
48.   // no need to repeat the melody.
    
49. }

复制代码

该程序中使用了这两个函数：

1. tone(pin, frequency)
   
2. 
   
3. tone(pin, frequency, duration)

复制代码

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文件内容如下：

1. /*************************************************
   
2. * Public Constants
   
3. *************************************************/
   
4. 
   
5. #define NOTE_B0  31
   
6. #define NOTE_C1  33
   
7. #define NOTE_CS1 35
   
8. #define NOTE_D1  37
   
9. #define NOTE_DS1 39
   
10. #define NOTE_E1  41
    
11. #define NOTE_F1  44
    
12. #define NOTE_FS1 46
    
13. #define NOTE_G1  49
    
14. #define NOTE_GS1 52
    
15. #define NOTE_A1  55
    
16. #define NOTE_AS1 58
    
17. #define NOTE_B1  62
    
18. #define NOTE_C2  65
    
19. #define NOTE_CS2 69
    
20. #define NOTE_D2  73
    
21. #define NOTE_DS2 78
    
22. #define NOTE_E2  82
    
23. #define NOTE_F2  87
    
24. #define NOTE_FS2 93
    
25. #define NOTE_G2  98
    
26. #define NOTE_GS2 104
    
27. #define NOTE_A2  110
    
28. #define NOTE_AS2 117
    
29. #define NOTE_B2  123
    
30. #define NOTE_C3  131
    
31. #define NOTE_CS3 139
    
32. #define NOTE_D3  147
    
33. #define NOTE_DS3 156
    
34. #define NOTE_E3  165
    
35. #define NOTE_F3  175
    
36. #define NOTE_FS3 185
    
37. #define NOTE_G3  196
    
38. #define NOTE_GS3 208
    
39. #define NOTE_A3  220
    
40. #define NOTE_AS3 233
    
41. #define NOTE_B3  247
    
42. #define NOTE_C4  262
    
43. #define NOTE_CS4 277
    
44. #define NOTE_D4  294
    
45. #define NOTE_DS4 311
    
46. #define NOTE_E4  330
    
47. #define NOTE_F4  349
    
48. #define NOTE_FS4 370
    
49. #define NOTE_G4  392
    
50. #define NOTE_GS4 415
    
51. #define NOTE_A4  440
    
52. #define NOTE_AS4 466
    
53. #define NOTE_B4  494
    
54. #define NOTE_C5  523
    
55. #define NOTE_CS5 554
    
56. #define NOTE_D5  587
    
57. #define NOTE_DS5 622
    
58. #define NOTE_E5  659
    
59. #define NOTE_F5  698
    
60. #define NOTE_FS5 740
    
61. #define NOTE_G5  784
    
62. #define NOTE_GS5 831
    
63. #define NOTE_A5  880
    
64. #define NOTE_AS5 932
    
65. #define NOTE_B5  988
    
66. #define NOTE_C6  1047
    
67. #define NOTE_CS6 1109
    
68. #define NOTE_D6  1175
    
69. #define NOTE_DS6 1245
    
70. #define NOTE_E6  1319
    
71. #define NOTE_F6  1397
    
72. #define NOTE_FS6 1480
    
73. #define NOTE_G6  1568
    
74. #define NOTE_GS6 1661
    
75. #define NOTE_A6  1760
    
76. #define NOTE_AS6 1865
    
77. #define NOTE_B6  1976
    
78. #define NOTE_C7  2093
    
79. #define NOTE_CS7 2217
    
80. #define NOTE_D7  2349
    
81. #define NOTE_DS7 2489
    
82. #define NOTE_E7  2637
    
83. #define NOTE_F7  2794
    
84. #define NOTE_FS7 2960
    
85. #define NOTE_G7  3136
    
86. #define NOTE_GS7 3322
    
87. #define NOTE_A7  3520
    
88. #define NOTE_AS7 3729
    
89. #define NOTE_B7  3951
    
90. #define NOTE_C8  4186
    
91. #define NOTE_CS8 4435
    
92. #define NOTE_D8  4699
    
93. #define NOTE_DS8 4978

复制代码

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：（如需要Excel格式文件的请留言联系我）



上图辛苦的制作过程：



对照上面的表格，我们就能制作自己的音乐了。

自己的作品——播放生日快乐歌

最近老婆要过生日，我打算用Arduino为她做一首生日快乐送给她。（发布这篇文章的时候生日已经过了，不想早发布是怕她看见了，惊喜就没那么大了，嘿嘿！）

首先找到生日快乐的简谱：



可以看到其节拍是3/4，但是我按照其节拍做下来之后觉得唱的太慢了，就没按照它的来。（灵活处理嘛）

再对照上表，制作其旋律函数为：

1. int melody[] = {
   
2. NOTE_G4,//5  
   
3. NOTE_G4,//5
   
4. NOTE_A4,//6
   
5. NOTE_G4,//5
   
6. NOTE_C5,//1.
   
7. NOTE_B4,//7
   
8. 0,
   
9. NOTE_G4,//5
   
10. NOTE_G4,//5
    
11. NOTE_A4,//6
    
12. NOTE_G4,//5
    
13. NOTE_D5,//2.
    
14. NOTE_C5,//1.
    
15. 0,
    
16. NOTE_G4,//5
    
17. NOTE_G4,//5
    
18. NOTE_G5,//5.
    
19. NOTE_E5,//3.
    
20. NOTE_C5,//1.
    
21. NOTE_B4,//7
    
22. NOTE_A4,//6
    
23. 0,
    
24. NOTE_F5,//4.
    
25. NOTE_F5,//4.
    
26. NOTE_E5,//3.
    
27. NOTE_C5,//1.
    
28. NOTE_D5,//2.
    
29. NOTE_C5,//1.
    
30. 0,
    
31. };

复制代码

持续时间函数为：（注意休止符也需要时间的）

1. int noteDurations[] = {
   
2.   8,8,4,4,4,4,
   
3.   4,
   
4.   8,8,4,4,4,4,
   
5.   4,
   
6.   8,8,4,4,4,4,2,
   
7.   8,
   
8.   8,8,4,4,4,2,
   
9.   4,
   
10. };

复制代码

可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，我添加了3个彩色自闪LED灯，一闪一闪的很好看，我想老婆会更喜欢的。所以，稍微添加了几行代码：

1. /*
   
2. Happy Birthday Tone for Daner.
   
3. Made by TAHO on 6th,Nov. 2013
   
4. www.tahoroom.com
   
5. [email][email protected][/email]
   
6. version 1.0
   
7. */
   
8. #include "pitches.h"
   
9. 
   
10. void setup() {
    
11.   // iterate over the notes of the melody:
    
12.   pinMode(9,OUTPUT);//for light
    
13.   pinMode(10,OUTPUT);//for light
    
14.   pinMode(11,OUTPUT);//for light
    
15. }
    
16. 
    
17. void loop() {
    
18.   // no need to repeat the melody.
    
19.   ColorLight();//Turn on the lights
    
20.   play();//Play the music.
    
21.   delay(300);//Pause for a while.
    
22. }
    
23. 
    
24. // notes in the melody:
    
25. int melody[] = {
    
26. NOTE_G4,//5  
    
27. NOTE_G4,//5
    
28. NOTE_A4,//6
    
29. NOTE_G4,//5
    
30. NOTE_C5,//1.
    
31. NOTE_B4,//7
    
32. 0,
    
33. NOTE_G4,//5
    
34. NOTE_G4,//5
    
35. NOTE_A4,//6
    
36. NOTE_G4,//5
    
37. NOTE_D5,//2.
    
38. NOTE_C5,//1.
    
39. 0,
    
40. NOTE_G4,//5
    
41. NOTE_G4,//5
    
42. NOTE_G5,//5.
    
43. NOTE_E5,//3.
    
44. NOTE_C5,//1.
    
45. NOTE_B4,//7
    
46. NOTE_A4,//6
    
47. 0,
    
48. NOTE_F5,//4.
    
49. NOTE_F5,//4.
    
50. NOTE_E5,//3.
    
51. NOTE_C5,//1.
    
52. NOTE_D5,//2.
    
53. NOTE_C5,//1.
    
54. 0,
    
55. };
    
56. 
    
57. 
    
58. int noteDurations[] = {
    
59.   8,8,4,4,4,4,
    
60.   4,
    
61.   8,8,4,4,4,4,
    
62.   4,
    
63.   8,8,4,4,4,4,2,
    
64.   8,
    
65.   8,8,4,4,4,2,
    
66.   4,
    
67. };
    
68. 
    
69. 
    
70. void play()
    
71. {
    
72.     for (int thisNote = 0; thisNote < 29; thisNote++) {
    
73. 
    
74.     // to calculate the note duration, take one second
    
75.     // divided by the note type.
    
76.     //e.g. quarter note = 1000 / 4, eighth note = 1000/8, etc.
    
77.     int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote];
    
78.     tone(5, melody[thisNote],noteDuration);
    
79. 
    
80.     // to distinguish the notes, set a minimum time between them.
    
81.     // the note's duration + 30% seems to work well:
    
82.     int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
    
83.     delay(pauseBetweenNotes);
    
84.     // stop the tone playing:
    
85.     noTone(8);
    
86.   }
    
87. }
    
88. 
    
89. void ColorLight()
    
90. {
    
91.   digitalWrite(9, HIGH);
    
92.   digitalWrite(10, HIGH);
    
93.   digitalWrite(11, HIGH);
    
94. }

复制代码

pitches.h 文件不用修改，直接使用。

成品出来了！看图！（为了她好拿，我用了拓展盾板，底下再粘上了一块 9V 电池，其实很简单的。本打算做个最小电路给她，由于一些原因没有及时买到晶振材料，因此作罢。）



看视频！



更多图：




老婆好高兴，她非常满意！拿去给朋友炫耀了，哈哈！

爱因你而生

太感谢了 找了好久 这个帖子对大家的帮助太大了 特别是钢琴的部分

软件-蹄飞

讲的很好啊，支持！！

nust_奔跑

有意思啊！

jgwang1001

牛奔的泪啊

tahoroom

爱因你而生 发表于 2013-11-12 08:07
太感谢了 找了好久 这个帖子对大家的帮助太大了 特别是钢琴的部分

嘿嘿！多谢捧场！

qmy777

tahoroom 发表于 2013-11-12 16:34
嘿嘿！多谢捧场！

LZ好厉害。。膜拜下。。
视频里面，，你是把Arduino板和一个面包板还有个貌似是电池一样的东西用胶布粘在一起的么？我是个新人，也想做一个练练手，，不知道具体你用的是哪些板子和电池？

tahoroom

qmy777 发表于 2013-11-12 21:09
LZ好厉害。。膜拜下。。
视频里面，，你是把Arduino板和一个面包板还有个貌似是电池一样的东西用胶布粘在 ...

是的，粘在一起的。使用了9V电池一块，一块Arduino Uno，一块扩展盾板（附带小面包版）。电池用的就是9V电池，你在淘宝搜一下就知道啦。

tahoroom

爱因你而生 发表于 2013-11-12 08:07
太感谢了 找了好久 这个帖子对大家的帮助太大了 特别是钢琴的部分

多谢啊！钢琴的部分花了些时间，有了做出来的那个对照表，写起音乐代码来就一目了然了~

tahoroom

软件-蹄飞 发表于 2013-11-12 10:26
讲的很好啊，支持！！

多谢捧场！

tahoroom

nust_奔跑 发表于 2013-11-12 10:29
有意思啊！

嘿嘿！也做个玩玩呗~

tahoroom

jgwang1001 发表于 2013-11-12 11:02
牛奔的泪啊

高看我啦！做起来其实很简单的。

qmy777

tahoroom 发表于 2013-11-12 22:47
是的，粘在一起的。使用了9V电池一块，一块Arduino Uno，一块扩展盾板（附带小面包版）。电池用的就是9V电 ...

谢谢LZ了！

站在时光最中央

怎么调用这个pitches.h库啊，我编译的时候总是调用不了这个库的文件

爱青1128

站在时光最中央 发表于 2015-3-21 20:45
怎么调用这个pitches.h库啊，我编译的时候总是调用不了这个库的文件

可以的啊。你不用库函数，直接用这个：一样的
#define NOTE_B0  31
#define NOTE_C1  33
#define NOTE_CS1 35
#define NOTE_D1  37
#define NOTE_DS1 39
#define NOTE_E1  41
#define NOTE_F1  44
#define NOTE_FS1 46
#define NOTE_G1  49
#define NOTE_GS1 52
#define NOTE_A1  55
#define NOTE_AS1 58
#define NOTE_B1  62
#define NOTE_C2  65
#define NOTE_CS2 69
#define NOTE_D2  73
#define NOTE_DS2 78
#define NOTE_E2  82
#define NOTE_F2  87
#define NOTE_FS2 93
#define NOTE_G2  98
#define NOTE_GS2 104
#define NOTE_A2  110
#define NOTE_AS2 117
#define NOTE_B2  123
#define NOTE_C3  131
#define NOTE_CS3 139
#define NOTE_D3  147
#define NOTE_DS3 156
#define NOTE_E3  165
#define NOTE_F3  175
#define NOTE_FS3 185
#define NOTE_G3  196
#define NOTE_GS3 208
#define NOTE_A3  220
#define NOTE_AS3 233
#define NOTE_B3  247
#define NOTE_C4  262
#define NOTE_CS4 277
#define NOTE_D4  294
#define NOTE_DS4 311
#define NOTE_E4  330
#define NOTE_F4  349
#define NOTE_FS4 370
#define NOTE_G4  392
#define NOTE_GS4 415
#define NOTE_A4  440
#define NOTE_AS4 466
#define NOTE_B4  494
#define NOTE_C5  523
#define NOTE_CS5 554
#define NOTE_D5  587
#define NOTE_DS5 622
#define NOTE_E5  659
#define NOTE_F5  698
#define NOTE_FS5 740
#define NOTE_G5  784
#define NOTE_GS5 831
#define NOTE_A5  880
#define NOTE_AS5 932
#define NOTE_B5  988
#define NOTE_C6  1047
#define NOTE_CS6 1109
#define NOTE_D6  1175
#define NOTE_DS6 1245
#define NOTE_E6  1319
#define NOTE_F6  1397
#define NOTE_FS6 1480
#define NOTE_G6  1568
#define NOTE_GS6 1661
#define NOTE_A6  1760
#define NOTE_AS6 1865
#define NOTE_B6  1976
#define NOTE_C7  2093
#define NOTE_CS7 2217
#define NOTE_D7  2349
#define NOTE_DS7 2489
#define NOTE_E7  2637
#define NOTE_F7  2794
#define NOTE_FS7 2960
#define NOTE_G7  3136
#define NOTE_GS7 3322
#define NOTE_A7  3520
#define NOTE_AS7 3729
#define NOTE_B7  3951
#define NOTE_C8  4186
#define NOTE_CS8 4435
#define NOTE_D8  4699
#define NOTE_DS8 4978