Arduino制作简易音乐节拍器(一)

需要用到的元件

  • Arduino UNO
  • 面包板 杜邦线
  • OLED (本文使用的SSD1306,也可以使用其它你熟悉的OLED。)
  • 蜂鸣器
  • 电位器 (任意选值,比如1K,10K,100K等等都可以)
  • 发光二极管
  • 电阻 (500欧~10K欧以内随便选)

电路图如下,接蜂鸣器的电阻大小影响其音量,可以根据自己需要调整。

实物图(参考)

如果你还不熟悉OLED的使用,可以先阅读这篇文章: Arduino下使用SSD1306驱动的OLED https://www.jianshu.com/p/1b77a1550f15

源代码

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>


//define---------------------------------------------------

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 32 // OLED display height, in pixels  
#define OLED_RESET     4 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

#define BPM_MIN 20
#define BPM_MAX 240
#define PIN_BPM A0
#define PIN_BEEP 9

//end define---------------------------------------------------


//---------------------------------------------------
 
int bpm;
 
//---------------------------------------------------



void setup() {
  Serial.begin(9600);

  // SSD1306_SWITCHCAPVCC = generate display voltage from 3.3V internally
  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // Address 0x3C for 128x32
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
    for(;;); // Don't proceed, loop forever
  } 
  // Clear the buffer 这里如果不清理buffer,默认的显示内容为Adafruit类库的LOGO
  display.clearDisplay();
 
//  ShowText();

  pinMode(PIN_BPM, INPUT);
  pinMode(PIN_BEEP, OUTPUT);

  delay(1000);
  
}

void loop() {

  /*map()函数
   *描述:将数字从一个范围重新映射到另一个范围。
    函数原型:map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh)
    参数:
    value:要映射的数
    fromLow:当前值范围的下限
    fromHigh:当前值范围的下限
    toLow:目标值范围的下限
    toHigh:目标值范围的上限
    返回值:映射后的值  */
  //从A0口读取电位器的电压值,这个值是根据模拟电压值转换过来的,比如0V~5V的电压,模拟转数字后就是0~1024。
  //BPM_MIN, BPM_MAX分别是20和240,代表节拍器的最低最高速度。
  //下面这句代码的意思就是,把电位器的电压范围值映射到节拍器的速度范围值上。
  bpm = map(analogRead(A0), 0, 1023, BPM_MIN, BPM_MAX);
  
  ShowBPM(bpm); //OLED显示节拍器速度(bpm的值)
  
  Beep(); //蜂鸣器播放声音

} 

void ShowBPM(int theNum) {
  display.clearDisplay();

  display.setTextSize(2);  
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(0, 10); //显示的坐标位置
  display.println(F("BPM: "));
  display.setTextSize(3); 
  display.setCursor(60, 10); //显示的坐标位置
  display.println(theNum);
  display.display();      // Show text
}


void Beep()
{
  //BPM即每分钟有多少拍,那么一分钟(60000毫秒)除以BPM就是每拍的时间
  //再除以4,就是四分之一拍的时间长度
  float tick = 60000 / bpm /4 ;  
    
  tone(PIN_BEEP, 440);  //播放440Hz的声音        
  delay(tick);          //播放时为四分之一拍
    
  noTone(PIN_BEEP); //停止播放声音
  delay(tick*3);    //空四分之三拍的时间

} 

现在一个简易的节拍器就做好了。然而,事情并没有这么简单。除了使用操作的一些细节问题有待完善,更重要的是……现在的节拍器竟然是一个速度不准确的节拍器。啥?!一个速度不准确的节拍器?这是世界上最没用的制作了吧?!摔!~┗|`O′|┛

我来描述一下这个问题。首先我用音频软件采集这个节拍器的节拍信号,看看是什么情况。

节拍器速度调到BPM:120,录制的信号如下,虽然每拍的间隔是均匀的,但是速度不正确,比准确的120BPM慢了。

先不要灰心哦,我已经找到问题所在了。(╹▽╹)

void loop() {
 
  bpm = map(analogRead(A0), 0, 1023, BPM_MIN, BPM_MAX);
  
  ShowBPM(bpm); //问题所在
  
  Beep(); 

} 

loop()里的ShowBPM(bpm); 用于显示OLED的内容,然而这个操作是需要时间的,所以拖慢了节拍器的拍子速度。

把这行代码注释掉以后,再次采集节拍器信号,这次速度完美匹配了,很精准。

下一篇教程,我们再来解决这个问题。这次就先讲到这里吧。

(作者意图带领萌新一步步踩坑、解决问题,从入门到放弃。这个人坏得很!╭(╯^╰)╮)

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