计算机控制系统：arduino控制无源滤波器播放音乐

做一个码农都是奢望

已于 2025-04-08 21:58:20 修改

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分类专栏： course 文章标签：计算机控制系统单片机

于 2025-04-08 21:40:42 首次发布

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1 电脑播放简单音节

播放哆瑞咪发嗦啦西

在音频处理领域，声音合成是通过计算机算法模拟人类声音的一种技术。具体来说，模拟哆瑞咪发嗦啦西音节需要声卡先接收基本音符的信号，然后通过数字信号处理技术，将该信号转换为模拟声音输出。在这个过程中，声卡会根据预先设定的音高、音色等参数，对收到的信号进行处理，最终产生出类似于哆瑞咪发嗦啦西音节的声音效果。整个过程涉及到数字信号处理、音频合成等相关技术。

实际上就是产生对应的频率信号，单频正弦波。

% 电脑模拟

% 定义采样频率
fs = 44100;  % 44.1kHz采样率

% 定义音阶频率（单位：Hz）
notes = [262,  294,  330,  349,  392,  440,  494]; % 哆来咪发唆拉西

% 创建并播放音阶
for i = 1:length(notes)
    % 生成0.5秒的正弦波
    t = 0:1/fs:0.5;
    y = sin(2*pi*notes(i)*t);
    
    % 播放声音
    sound(y, fs);
    
    % 音符间隔0.1秒
    pause(0.6); % 0.5秒播放 + 0.1秒间隔
end

% 倒序播放
for i = length(notes):-1:1
    t = 0:1/fs:0.5;
    y = sin(2*pi*notes(i)*t);
    sound(y, fs);
    pause(0.6);
end

2 满天都是小星星的模拟

MATLAB代码

fs = 44100;%采样率
melody = [262, 262, 392, 392, 440, 440, 392, ... % 音符
          349, 349, 330, 330, 294, 294, 262];
durations = [0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 1, ... % 持续时间
             0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 1];

% 生成并播放音乐
for i = 1:length(melody)
    t = 0:1/fs:durations(i)-1/fs;
    y = sin(2*pi*melody(i)*t);
    sound(y, fs);
    pause(durations(i)+0.05); % 加小间隔
end

3 Arduino播放音节

有点吵闹，哈哈

接线图

代码

% 首先确保安装了MATLAB Support Package for Arduino Hardware
% 可通过Add-Ons安装
clear
% 连接Arduino
a = arduino();

% 定义蜂鸣器引脚
buzzerPin = 'D8';

% 定义音阶频率
notes = [262, 294, 330, 349, 392, 440, 494]; % 哆来咪发唆拉西

% 播放音阶
for i = 1:length(notes)
    % 播放音符
    playTone(a, buzzerPin, notes(i), 0.5); % 频率, 持续时间(秒)
    pause(0.6); % 总时间=播放时间+间隔
end

% 倒序播放
for i = length(notes):-1:1
    playTone(a, buzzerPin, notes(i), 0.5);
    pause(0.6);
end

% 断开连接
clear a;

4 arduino播放小星星

很不好听，sorry。还是用C写吧。

%% Arduino 蜂鸣器控制 - 小星星
clear; clc;

% 创建 Arduino 连接对象
try
    a = arduino();
    disp('Arduino 连接成功！');
catch
    error('无法连接 Arduino，请检查硬件和驱动');
end

% 定义蜂鸣器引脚
buzzerPin = 'D8';

% 定义音符频率 (Hz)
notes.C4 = 262;  % 哆
notes.D4 = 294;  % 来
notes.E4 = 330;  % 咪
notes.F4 = 349;  % 发
notes.G4 = 392;  % 唆
notes.A4 = 440;  % 拉
notes.B4 = 494;  % 西

% 小星星乐谱 - 音符序列
melody = [
    notes.C4, notes.C4, notes.G4, notes.G4, notes.A4, notes.A4, notes.G4, ...
    notes.F4, notes.F4, notes.E4, notes.E4, notes.D4, notes.D4, notes.C4, ...
    notes.G4, notes.G4, notes.F4, notes.F4, notes.E4, notes.E4, notes.D4, ...
    notes.G4, notes.G4, notes.F4, notes.F4, notes.E4, notes.E4, notes.D4, ...
    notes.C4, notes.C4, notes.G4, notes.G4, notes.A4, notes.A4, notes.G4, ...
    notes.F4, notes.F4, notes.E4, notes.E4, notes.D4, notes.D4, notes.C4
];

% 音符持续时间 (四分音符=1, 二分音符=2)
durations = [
    1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, ...
    1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, ...
    1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, ...
    1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, ...
    1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, ...
    1, 1, 1, 1, 1, 1, 2
];

% 设置节奏 (BPM - 每分钟节拍数)
tempo = 120;

% 计算全音符持续时间 (毫秒)
wholeNote = (60000 * 4) / tempo;

%% 播放音乐
disp('开始播放《小星星》...');

for i = 1:length(melody)
    % 计算当前音符持续时间
    noteDuration = wholeNote / durations(i);
    
    % 播放音符
    playTone(a, buzzerPin, melody(i), noteDuration/1000); % 转换为秒
    
    % 音符间短暂停顿 (30% 的持续时间)
    pause(noteDuration * 0.3 / 1000);
end

disp('播放完成！');

% 清理
clear a;

5 欢乐颂

只是不吵闹了

%% Arduino 蜂鸣器音乐控制 - 优化版《欢乐颂》
clear; clc;

% 创建Arduino连接
try
    a = arduino();
    disp('Arduino连接成功！');
catch
    error('无法连接Arduino，请检查硬件和驱动');
end

% 定义蜂鸣器引脚
buzzerPin = 'D8';

% 定义音符频率 (Hz) - 优化后的频率匹配
notes.E4 = 330;   % 咪
notes.F4 = 349;   % 发
notes.G4 = 392;   % 唆
notes.A4 = 440;   % 拉
notes.B4 = 494;   % 西
notes.C4 = 523;   % 高音哆
notes.D4 = 587;   % 高音来
notes.E4 = 659;   % 高音咪

% 欢乐颂乐谱 - 优化后的音符序列
melody = [
    notes.E4, notes.E4, notes.F4, notes.G4, ...
    notes.G4, notes.F4, notes.E4, notes.D4, ...
    notes.C4, notes.C4, notes.D4, notes.E4, ...
    notes.E4, notes.D4, notes.D4, ...
    
    notes.E4, notes.E4, notes.F4, notes.G4, ...
    notes.G4, notes.F4, notes.E4, notes.D4, ...
    notes.C4, notes.C4, notes.D4, notes.E4, ...
    notes.D4, notes.C4, notes.C4];

% 优化后的节拍 (基础单位=0.3秒)
durations = [
    1, 1, 1, 1, ...
    1, 1, 1, 1, ...
    1, 1, 1, 1, ...
    1.5, 0.5, 2, ...
    
    1, 1, 1, 1, ...
    1, 1, 1, 1, ...
    1, 1, 1, 1, ...
    1.5, 0.5, 2
];

% 设置节奏参数
baseDuration = 0.3; % 基础音符持续时间(秒)
pauseRatio = 0.15;  % 音符间停顿比例

%% 优化播放函数
disp('开始播放优化版《欢乐颂》...');

for i = 1:length(melody)
    % 计算当前音符持续时间
    noteDuration = baseDuration * durations(i);
    
    % 使用优化后的播放方式
    playTone(a, buzzerPin, melody(i), noteDuration*(1-pauseRatio));
    
    % 精确控制停顿时间
    pause(noteDuration*pauseRatio);
    
    % 确保停止前一个音符
    playTone(a, buzzerPin, 0, 0.01); % 发送停止信号
end

disp('播放完成！');

% 清理连接
clear a;

欢乐颂2

% 创建与Arduino的连接
clear
a = arduino;%('COM3'); % 根据你的Arduino连接的端口修改

% 定义音符频率数组
melody = [659, 659, 0, 659, 0, 523, 659, 0, 784, 0, 0, 0, 392, 0, 0, 0, ...
          659, 659, 0, 659, 0, 523, 659, 0, 784, 0, 0, 0, 392, 0, 0, 0, ...
          659, 659, 0, 659, 0, 523, 659, 0, 784, 0, 0, 0, 784, 0, 0, 0, ...
          880, 0, 0, 698, 0, 0, 659, 0, 587, 0, 0, 0, 587, 0, 0, 523];

% 定义音符时长数组（单位：毫秒）
noteDurations = [125, 125, 250, 125, 250, 125, 125, 250, 125, 250, 250, 250, 125, 250, 250, 250, ...
                 125, 125, 250, 125, 250, 125, 125, 250, 125, 250, 250, 250, 125, 250, 250, 250, ...
                 125, 125, 250, 125, 250, 125, 125, 250, 125, 250, 250, 250, 125, 250, 250, 250, ...
                 125, 250, 250, 125, 250, 250, 125, 250, 250, 250, 125, 250, 250, 125, 125, 500];

% 播放音乐
for i = 1:length(melody)
    if melody(i) == 0
        % 休止符
        pause(noteDurations(i)/1000);
    else
        % 播放音符

        playTone(a, 'D8', melody(i), noteDurations(i)/1000); % 使用playTone方法播放音符
    end
end

% 关闭与Arduino的连接
clear a;