Arduino控制蜂鸣器播放音乐设计项目说明指导书.docx

目 录

一、 新媒体装置艺术
1、作品原理介绍 ······································ 1
2、作品设计意义 ······································ 1
3、作品关键内容 ····································· 1
4、制作方法和步骤 ····································· 1
5、结果 ····································· 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：
能感应到物体靠近而且低于50CM时，蜂鸣器发出音乐，而且小灯泡伴随音乐节奏改变。
二、 作品设计意义：
将它应用到图书馆或购物地方，当大家靠近时间能只能朗诵出这一栏或这一块区域有什么东西，能够愈加让大家愈加快速找到自己需要东西，很大程度上节省时间! 也能够应用到车上，当开车人快要和前面或后面物体撞上时候，会发出声音来提醒你，从而给生命和财产加上保护套。

三、 作品关键内容：
1、 Arduino控制蜂鸣器播放音乐、小灯泡。
2、 小灯泡跟随蜂鸣器音乐节奏改变。
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、制作方法和步骤：
adruino uno一块（其它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：
首先讲下简单乐理知识，知道音乐是怎么演奏出来自然就能够经过代码来进行编排了。
1.演奏单音符原理
一首音乐由若干音符组成，每一个音符唯一对应一个频率。假如我们知道了音符相对应频率，再让 Arduino 根据这个频率输出到蜂鸣器或喇叭，蜂鸣器或喇叭就会发出对应频率下声音。
Arduino官方网站给出了不一样音符对应不一样频率头文件，具体请见下文介绍。
2.音符演奏连续时间
每个音符全部会播放一定时间，这么才能组成一首优美曲子，而不是每个音符全部播放一样长时间。怎样确定每个音符演奏单位时间呢？我们知道，音符节奏分为1拍、1/2拍、1/4拍、1/8拍等等，我们要求一拍音符时间为1；半拍为0.5；1/4拍为0.25；1/8拍为0.125……，所以我们能够为每个音符给予这么拍子播放出来，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。假如扬声器声音太大，也可合适配置220欧姆电阻一个和扬声器串联。
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）。数字接口能够自己选择，只是在代码中要对应修改一下。
函数参数说明：
pin: 你要接扬声器接口，是整数（int 型）
frequency:频率，是一个整数（int 型）
duration: 音符连续时间，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不一样音符对应不一样频率头文件。该pitches.h文件内容作为附件放在下面。
打开该文件后能够看到，这是一张类似表格东西，里面是定义大量宏，即用宏名替换了频率名，对应到键盘各个按键上。可是，不懂音乐我们怎样能够取出我们所要音符对应宏名呢？
首先看看钢琴大谱表和钢琴琴键对照表：

从上图我们能够将各音符音名直观看出来，不过，我又只会简谱，怎样看呢？为了方便我自己，也期望能方便大家，我将其制作为了直观表格，见下图。假如有谁能用到，那我整理就没有白费啦。

以直接把上面两个函数覆盖官方例子，写入Arduino就行了，能够灵活修改修改接口，不过，为了愈加好看起见，我还添加了5个彩色自闪LED灯，一闪一闪很好看，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红外测距传感器测量范围是10cm到80cm，所以对于更远距离，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，在机器人对抗比赛中，也是不可忽略关键原因。今天以机器人基地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试验。
首先我们准备一下所需要试验工具，包含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，它工作原理就像声纳一样，经过发送器发出超声波信号，碰到物体反射回来传到接收器，然后计算反射回来所用时间。信号反射时间越长，则目标越远。 科学家们将每秒钟振动次数称为声音频率，它单位是赫兹(Hz)。我们人类耳朵能听到声波频率为20Hz～0Hz。当声波振动频率小于20Hz或大于 0Hz时，我们便听不见了。所以，我们把频率高于0赫兹声波称为“超声波”。因为超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传输距离较远，所以超声波常常见于距离测量。
超声波测距原理：超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻同时开始计时，超声波在空气中传输，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。超声波在空气中传输速度为340m/s，依据计时器统计时间t，就能够计算出发射点距障碍物距离(s)，即：s=340t/2 。这就是所谓时间差测距法。
超声波测距原理是利用超声波在空气中传输速度为已知，测量声波在发射后碰到障碍物反射回来时间，依据发射和接收时间差计算出发射点到障碍物实际距离。由此可见，超声波测距原理和雷达原理是一样。
今天我来编一个简单测距程序，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：

五、结果：
最终一步将其整合起来，将两个原本分开程序合在一起变成一个新程序，也就成了一个新作品。下面是接线图：
最终感谢胡鹏老师对我们班教导和包容！

六、价值和影响：
1.作品从价值方面来讲——能应用到商场上，当大家靠近一个区域时，会提醒消费者这个区关键是买什么，能节省时间。
也能够应用到地铁、公路上，当大家在红灯时，当身体很靠近公路，会提醒大家注意距离，保护行人安全。
一样也能够应用到车上，当开车人快要和前面或后面物体撞上时候，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——能够给交通、消费带来保护和方便，是一个无形保险方法，很大程度上保护大家出行安全，给生活一定影响。

七、创新点：
第一将超声波、和蜂鸣器和小灯泡结合起来，制作出愈加含有附加值作品，能生活、交通管理上带来方便和保护。
第二将以超声波为关键照片应用到生活中，帮助大家处理生活上问题。
第三在中国每十二个月因交通事故而丧失生命事故有很多，而我作品能在这方面带来一定改善，紧贴生活实际问题。

八、技术成面：
1. Arduino软件是需要写代码，代码上面临问题是最大，英文一直不是我擅长，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，对于文科艺术生我，要去尝试部分不一样课程，去好好研究部分东西。
九、艺术方面：
艺术方面是指在包装上问题，包装上我采取是简单、实用外观带点小活跃元素。在制作过程中必需要格外细心和耐心，作为一个大男生我在这过程显得很烦，需要剪纸上我全部没有很好处理好。在包装上我个人认为能简单就不要复杂化，能实用不要华而不实。

十、不足及展望：
不足地方是缺乏零件，没能很好应用带生活中去，让作品实际作用得到最大化，只能在有限条件下做出有限照片，只是我认为最大遗憾和不足。
期望自己在未来能真做出改变生活给大家生活带来方便作品，期望这方面技术能越来越好，越来越贴近生活带来实际作用。