Bài 12: Phát nhạc bằng Arduino với một cái loa hoặc buzzer

Nội dung chính, cần nắm

Với Arduino, bạn có thể phát ra được nhạc. Nhạc được phát ra dưới dạng các sóng có tần số khác nhau, chúng tôi đã tập hợp các tần số dưới dạng tên các nốt nhạc. Và qua ví dụ này, bận sẽ biết cách phát nhạc từ Arduino và làm ra nhạc cho Arduino!

Phần cứng

• Arduino Uno
• 1 x Loa (bạn có thể lấy từ thùng loa cũ hoặc từ đồ chơi có nhạc, loại nào cũng được) hoặc 1 buzzer (mua ngoài tiệm khoảng 5k)
• 1 điện trở 100 ohm

Lắp mạch

Giải thích và lập trình

Đoạn code sau đây bao gồm thêm một file khác tên là pitch.h, tập tin này bao gồm một số ghi chú nhất định mà bạn thường sử dụng. Nó rất hữu ích cho việc sử dụng tạo nhạc sau này. Để tạo ra file mới, kích vào nút "New Tab" . Bạn hãy kích vào nút đó và tạo một file mới tên pitch.h có nội dung như sau:

/*************************************************
 * đây là các hằng số mở, nếu bạn dùng các biến trong này thì
 * mới tốn dung lợng bộ nhớ, nếu không thì không sao cả
 *************************************************/

#define NOTE_B0  31
#define NOTE_C1  33
#define NOTE_CS1 35
#define NOTE_D1  37
#define NOTE_DS1 39
#define NOTE_E1  41
#define NOTE_F1  44
#define NOTE_FS1 46
#define NOTE_G1  49
#define NOTE_GS1 52
#define NOTE_A1  55
#define NOTE_AS1 58
#define NOTE_B1  62
#define NOTE_C2  65
#define NOTE_CS2 69
#define NOTE_D2  73
#define NOTE_DS2 78
#define NOTE_E2  82
#define NOTE_F2  87
#define NOTE_FS2 93
#define NOTE_G2  98
#define NOTE_GS2 104
#define NOTE_A2  110
#define NOTE_AS2 117
#define NOTE_B2  123
#define NOTE_C3  131
#define NOTE_CS3 139
#define NOTE_D3  147
#define NOTE_DS3 156
#define NOTE_E3  165
#define NOTE_F3  175
#define NOTE_FS3 185
#define NOTE_G3  196
#define NOTE_GS3 208
#define NOTE_A3  220
#define NOTE_AS3 233
#define NOTE_B3  247
#define NOTE_C4  262
#define NOTE_CS4 277
#define NOTE_D4  294
#define NOTE_DS4 311
#define NOTE_E4  330
#define NOTE_F4  349
#define NOTE_FS4 370
#define NOTE_G4  392
#define NOTE_GS4 415
#define NOTE_A4  440
#define NOTE_AS4 466
#define NOTE_B4  494
#define NOTE_C5  523
#define NOTE_CS5 554
#define NOTE_D5  587
#define NOTE_DS5 622
#define NOTE_E5  659
#define NOTE_F5  698
#define NOTE_FS5 740
#define NOTE_G5  784
#define NOTE_GS5 831
#define NOTE_A5  880
#define NOTE_AS5 932
#define NOTE_B5  988
#define NOTE_C6  1047
#define NOTE_CS6 1109
#define NOTE_D6  1175
#define NOTE_DS6 1245
#define NOTE_E6  1319
#define NOTE_F6  1397
#define NOTE_FS6 1480
#define NOTE_G6  1568
#define NOTE_GS6 1661
#define NOTE_A6  1760
#define NOTE_AS6 1865
#define NOTE_B6  1976
#define NOTE_C7  2093
#define NOTE_CS7 2217
#define NOTE_D7  2349
#define NOTE_DS7 2489
#define NOTE_E7  2637
#define NOTE_F7  2794
#define NOTE_FS7 2960
#define NOTE_G7  3136
#define NOTE_GS7 3322
#define NOTE_A7  3520
#define NOTE_AS7 3729
#define NOTE_B7  3951
#define NOTE_C8  4186
#define NOTE_CS8 4435
#define NOTE_D8  4699
#define NOTE_DS8 4978

Bây giờ trong file chính, bạn dán đoạn code sau, trong code đã có hướng dẫn rất cụ thể, bạn tham khảo nhé!

#include "pitch.h"
int speakerPin = 12;//Chân được nối với loa hoặc buzzer

// danh sách các nốt nhạc
int melody[] = {
  NOTE_C4, NOTE_G3,NOTE_G3, NOTE_A3, NOTE_G3,0, NOTE_B3, NOTE_C4};

// thời gina các nốt nhạc: 4 = 1/4 nốt nhạc, 8 = 1/8nốt nhạc, ...:
int noteDurations[] = {
  4, 8, 8, 4,4,4,4,4 };

void setup() {
  //không cần phải pinMode cho speakerPin
  
  for (int thisNote = 0; thisNote < 8; thisNote++) {

    // bây giờ ta đặt một nốt nhạc là 1 giây = 1000 mili giây
    // thì ta chia cho các thành phần noteDurations thì sẽ
    // được thời gian chơi các nốt nhạc
    // ví dụ: 4 => 1000/4; 8 ==> 1000/8 
    int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote];
    tone(speakerPin, melody[thisNote],noteDuration);

    // để phân biệt các nốt nhạc hãy delay giữa các nốt nhạc
    // một khoảng thời gian vừa phải. Ví dụ sau đây thực hiện tốt
    // điều đó: Ta sẽ cộng 30% và thời lượng của một nốt
    int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
    delay(pauseBetweenNotes);
    
    //Ngừng phát nhạc để sau đó chơi nhạc tiếp!
    noTone(speakerPin);
  }
}

void loop() {
 //không cần thiết phải thực hiện lệnh gì ở đây.
 // Bạn dán đoạn code ở void setup xuống thì đoạn nhạc
 // sẽ được lặp liên tục ==> đau đầu!
}

Phần quan trọng nhất, chuyển một file mp3 thành danh sách các nốt nhạc có thể chạy được trên Arduino

Nếu bạn dùng MacOS thì bạn dùng iTunes, nếu dùng Windows thì bạn dùng phần mềm winLAME, còn nếu dùng Linux thì bạn dùng các phần mềm tương tự để encode lại MP3, ngoài ra bạn có thể dùng các phần mềm khác tương tự, bằng cách tìm kiếm với từ khóa, MP3 encoder software.

Bạn chỉ cần làm theo các bước sau để có thể làm được một bài nhạc trên Arduino.

1. File âm thanh phải là một file MP3, nên bạn hãy chuyển nó về MP3 trước khi làm các bước tiếp theo. Bạn có thể download một file mp3 để test chẳng hạn như file này.
2. Sau đó bạn dùng phần mềm MP3 encoder mà bạn vừa tải về chọn file MP3 mà bạn muốn encode rồi encode với các thông số sau (với winLAME bạn chọn mục Custom settings tại bảng Preset nhé):
   • Bit rate = 8 hoặc 16
   • Mono encoding
3. Bây giờ bạn cần tải về thư viện PCM (bạn tải về sau đó giải nén vào thư mục libraries trong thư mục cài đặt phần mềm lập trình Arduino)
4. Trong Arduino IDE bạn chọn, File / Example / PCM / playback
5. Gắn chân dương của loa vào chân digital 11 (lưu ý chỉ mỗi chân này hoạt động được thôi nhé)
6. Bạn download phần mềm EncodeAudio để chuyển file mp3 vừa được encode này thành những con số dùng cho chương trình Arduino
   • Dành cho Windows
   • Dành cho MacOS
   • Dành cho Linux
7. Bạn mở chương trình EncodeAudio lên rồi tìm đến file MP3 mà bạn đã encode. Đợi đến khi nhận được thông báo như thế này là được!
   • 
8. Bây giờ bạn chỉ cần vào thay toàn bộ đoạn trong code bên trong mảng const unsigned char sample[] PROGMEM = { là ok. Bạn bôi đen hết rồi nhấn Ctrl + V là xong!
9. Upload và thưởng thức thôi! Nếu sketch quá lớn thì bạn xóa bớt vài số cuối trong mảng là đươc. Bạn có thể download ngay bản thử nghiệm tại đây!