第二章 科創板-歡聲歌唱

第3課 科創板-歡聲歌唱

1、了解聲音的產生與傳播；

2、認識蜂鳴器并了解其工作原理；

3、通過編程驅動板載蜂鳴器工作。

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聲音的產生與傳播——Science

聲音是由物體振動產生的。

聲音是通過介質（空氣或固體、液體）傳播并能被人或動物聽覺器官所感知的波動現象，最初發出振動的物體叫聲源，聲音以波的形式振動傳播。

二、蜂鳴器及其工作原理——Engineering and Technology

科創板板載蜂鳴器

STEAM百科

蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發聲器件。

我們已經知道聲音的發聲原理是物體的振動，科創板使用的是一種無源蜂鳴器，他的發聲原理是：方波信號輸入諧振裝置轉換為聲音信號輸出。

三、試驗與科學——Technology and Math

1、驅動蜂鳴器

我們已經知道蜂鳴器的發聲原理了，那我們怎么用程序驅動蜂鳴器，那就是運用“PWM”。

之前我們已經學過，PWM又稱脈沖寬度調制，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，它能使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，PWM正是可以驅動無源蜂鳴器的振蕩電源。

在一秒內完成幾次振動就是幾赫茲(Hz)，如果在一秒內完成了1000次振動，即為1000 Hz。頻率在20 Hz~20000Hz之間的聲音是可以被人耳識別的。

認識 “PWM模擬輸出頻率”代碼塊

“PWM模擬輸出頻率”代碼塊位于“輸入\輸出”模塊中。PWM模擬輸出頻率代碼塊作用是將指定管腳設定為指定輸出頻率。

科創板上的蜂鳴器對應管腳號為25，以下代碼就是通過PWM使蜂鳴器發出頻率為2000Hz的聲音了。

2、體驗不同頻率的聲音

當無源蜂鳴器發出的頻率不同時，人們聽到的也就是不同的聲音了。想要聽到美妙的音樂，就需要編輯出不同頻率聲音的組合了。

無源蜂鳴器發出不同頻率聲音的程序：

執行以上程序，我們就可以聽到頻率為15Hz~10000Hz的聲音了。

3、蜂鳴器播放和弦

認識“播放聲音”代碼塊

“播放聲音”代碼塊位于“執行器”模塊分類中，其作用是按照指定的頻率，播放特定的聲音。

Arduino中最基本的中音階參數：

頻率的下拉選項中有“C3，D3，E3，F3”等對應著這些音的頻率，音階后面的數字表示音高，數字越大音越高，頻率越大。

知道了每個音階與音名、頻率的關系，想一想如何“彈奏”一首“小蜜蜂”曲子？可參考下面的樂譜：

So MiMi Fa Re Re Do Re Mi Fa So SoSo

將左右兩段程序連接起來就是“小蜜蜂”的開頭程序：

用科創板播放和弦，也可以執行系統自帶的和弦小程序：

四、延伸與擴展——Arts

想一想，能不能讓蜂鳴器“彈奏”一曲《兩只老虎》呢，怎樣去實現？

請以小組的形式進行合作，嘗試讓蜂鳴器“彈奏”一曲《兩只老虎》 。

設計要求：

（能夠蜂鳴器“彈奏”一曲《兩只老虎》，音樂播放時，多彩LED燈閃爍 ；

（保證控制方式安全可靠。