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第二章 科创板-欢声歌唱

发表时间:2020-05-27 16:13作者:大创实验室来源:大创实验室网址:http://www.3000lab.com


第3课 科创板-欢声歌唱




1、了解声音的产生与传播;

2、认识蜂鸣器并了解其工作原理;

3、通过编程驱动板载蜂鸣器工作。

1
声音的产生与传播——Science

声音是由物体振动产生的。

声音是通过介质(空气或固体、液体)传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象,最初发出振动的物体叫声源,声音以波的形式振动传播。


二、蜂鸣器及其工作原理——Engineering and Technology


科创板板载蜂鸣器

STEAM百科

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

我们已经知道声音的发声原理是物体的振动,科创板使用的是一种无源蜂鸣器,他的发声原理是:方波信号输入谐振装置转换为声音信号输出。


三、试验与科学——Technology and Math

1、驱动蜂鸣器

我们已经知道蜂鸣器的发声原理了,那我们怎么用程序驱动蜂鸣器,那就是运用“PWM”。

之前我们已经学过,PWM又称脉冲宽度调制,这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定,它能使输出端得到一系列幅值相等的脉冲,PWM正是可以驱动无源蜂鸣器的振荡电源。

在一秒内完成几次振动就是几赫兹(Hz),如果在一秒内完成了1000次振动,即为1000 Hz。频率在20 Hz~20000Hz之间的声音是可以被人耳识别的。

认识 “PWM模拟输出频率”代码块

“PWM模拟输出频率”代码块位于“输入\输出”模块中。PWM模拟输出频率代码块作用是将指定管脚设定为指定输出频率。


科创板上的蜂鸣器对应管脚号为25,以下代码就是通过PWM使蜂鸣器发出频率为2000Hz的声音了。


2、体验不同频率的声音

当无源蜂鸣器发出的频率不同时,人们听到的也就是不同的声音了。想要听到美妙的音乐,就需要编辑出不同频率声音的组合了。

无源蜂鸣器发出不同频率声音的程序:


执行以上程序,我们就可以听到频率为15Hz~10000Hz的声音了。

3、蜂鸣器播放和弦

认识“播放声音”代码块

“播放声音”代码块位于“执行器”模块分类中,其作用是按照指定的频率,播放特定的声音。


Arduino中最基本的中音阶参数:

Do

Re

Mi

Fa

So

La

Si

高音Do

C

D

E

F

G

A

B


523

587

659

698

784

880

988

1047

频率的下拉选项中有“C3,D3,E3,F3”等对应着这些音的频率,音阶后面的数字表示音高,数字越大音越高,频率越大。

知道了每个音阶与音名、频率的关系,想一想如何“弹奏”一首“小蜜蜂”曲子?可参考下面的乐谱:

So MiMi Fa Re Re Do Re Mi Fa So SoSo

将左右两段程序连接起来就是“小蜜蜂”的开头程序:


用科创板播放和弦,也可以执行系统自带的和弦小程序:


四、延伸与扩展——Arts

想一想,能不能让蜂鸣器“弹奏”一曲《两只老虎》呢,怎样去实现?


请以小组的形式进行合作,尝试让蜂鸣器“弹奏”一曲《两只老虎》 。

设计要求:

能够蜂鸣器“弹奏”一曲《两只老虎》,音乐播放时,多彩LED灯闪烁 ;

保证控制方式安全可靠。



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