嵌入式系统自主设计实验报告.docx

1、嵌入式系统自主设计实验报告深 圳 大 学 实 验 报 告 课程名称： 嵌入式系统 实验项目名称： 智能小车设计 学院： 信息工程学院，计算机软件学院 专业： 指导教师： 李坚强 报告人： 学号： 实验时间： 实验报告提交时间： 教务部制实验目的：自主设计利用喇叭设计出不同音乐 实验原理：本文很简单，需要用到的材料：adruino uno一块（其他也可），面保线若干条，蜂鸣器或小喇叭一个（小喇叭更好蜂鸣器要接电阻不然声音有点刺耳）连接方法如图： 首先讲下简单的乐理知识，知道音乐是怎么演奏出来的自然就可以通过代码来进行编排了。1.演奏单音符 一首乐曲有若干音符组成，一个音符对应一个频率。知道到相对

2、应的频率 让arduino输出到蜂鸣器 蜂鸣器就会放出相应的声音，这里有个表供大家参考： 2.音符的演奏时间 我们知道了音符是如何演奏出来的，下一步就是控制音符的演奏时间。每个音符都会播放一定的时间，这样才能构成一首优美的曲子，而不是生硬的一个调的把所有的音符一股脑的都播放出来。如何确定每个音符演奏的单位时间呢？我们知道，音符节奏分为一拍、半拍、1/4拍、1/8拍，我们规定一拍音符的时间为1；半拍为0.5；1/4拍为0.25；1/8拍为0.125，所以我们可以为每个音符赋予这样的拍子播放出来，音乐就成了。以葫芦娃为例： 先看下左上角1=D这里，用的是D调，好那就看音符频率表中的D行（红色部分）

3、，第一个音符是1 但上面有个点，所以对应的就是589，时间是一拍=1，第二个音符6（没有点）就是495，时间也是一拍=1，第三个音符5 即441，因为有下划线所以是半拍=0.5，以此类推第四0这里要注意下，这里是没有声音，但是要是用频率0表示还是会有声音（这个不懂），所以用一个很高频率的声音，这样人耳听不到就达到了没有声音的效果，所以频率为-1。拍子=1拍第五，再接着看到第一句歌词葫芦娃 这个娃的音是3，这表示是两拍，后面每加一个“-”，表示拍子+1（1+1），本例中最多是加到4.第六，第二句歌词葫芦娃这个娃，3带个点，点的意思是去3的拍子的一半，即3的拍子是1+0.5第七，这在音乐中属于连音

4、，要表示的话，可以稍微改下连音后面那个音的频率，比如减少或增加一些数值（需自己调试），这样表现会更流畅，但操作上更复杂了，本例没有做连音的处理，实验中还利用超声波测距与红外线配合使用：当超声波检测前面有障碍物时候发出警报，其他情况下，便放音乐超声波传感器原理：基本工作原理： (1)采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号; (2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回； (3)有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S)/2; 本模块使用方法简单,一个控制口发一个10US

5、以上的高电平,就可以在接收口等待高电平输出.一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,方可算出距离.如此不断的周期测,即可以达到你移动测量的值5、 操作：初始化时将trig和echo端口都置低，首先向给 trig 发送至少10 us的高电平脉冲（模块自动向外发送8个40K的方波），然后等待，捕捉 echo 端输出上升沿，捕捉到上升沿的同时，打开定时器开始计时，再次等待捕捉echo的下降沿，当捕捉到下降沿，读出计时器的时间，这就是超声波在空气中运行的时间，按照 测试距离=(高电平时间*声速(340M/S)/2 就可以算出超声波到障碍物的距离。红外线

6、感应传感器原理：人体热释电红外线传感器的工作原理及特性普通人体会发射10um左右的特定波长红外线，用专门设计的传感器就可以针对性的检测这种红外线的存在与否，当人体红外线照射到传感器上后，因热释电效应将向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生控制信号。这种专门设计的探头只对波长为10m左右的红外辐射敏感，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。探头内包含两个互相串联或并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电

7、元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，于是输出检测信号。 为了增强敏感性并降低白光干扰，通常在探头的辐射照面覆盖有特殊的菲泥尔滤光透镜，菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。 实验步骤： #define NOTE_D0 -1#define NOTE_D1 294#define NOTE_D2 330#define NOTE_D3 350#define NOTE_D4 393#define NOTE_D5 441#define NOTE_D6 495#define NOTE_D7 556#define NOTE_DL1 14

8、7#define NOTE_DL2 165#define NOTE_DL3 175#define NOTE_DL4 196#define NOTE_DL5 221#define NOTE_DL6 248#define NOTE_DL7 278#define NOTE_DH1 589#define NOTE_DH2 661#define NOTE_DH3 700#define NOTE_DH4 786#define NOTE_DH5 882#define NOTE_DH6 990#define NOTE_DH7 112/以上部分是定义是把每个音符和频率值对应起来，其实不用打这么多，但是都打上了，

9、后面可以随意编写D调的各种歌，我这里用NOTE_D+数字表示音符，NOTE_DH+数字表示上面有点的那种音符，NOTE_DL+数字表示下面有点的那种音符。这样后面写起来比较好识别。#define WHOLE 1#define HALF 0.5#define QUARTER 0.25#define EIGHTH 0.25#define SIXTEENTH 0.625/这部分是用英文对应了拍子，这样后面也比较好看int tune = NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D0, NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_DH1,NOTE_D6

10、,NOTE_D0,NOTE_D6, NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D6, NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D0, NOTE_D1,NOTE_D1,NOTE_D3, NOTE_D1,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D0, NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6, NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D0, NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6, NOTE_D5,

11、NOTE_D1,NOTE_D2,NOTE_D0, NOTE_D7,NOTE_D7,NOTE_D5,NOTE_D3, NOTE_D5, NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6, NOTE_D0,NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D0, NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6, NOTE_D0,NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D2,NOTE_D0, NOTE_D3,NOTE_D3,NOT

12、E_D1,NOTE_DL6, NOTE_D1, NOTE_D3,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6, NOTE_D3,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6, NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_D7,NOTE_D5, NOTE_D6,;/这部分就是整首曲子的音符部分，用了一个序列定义为tune，整数float duration= 1,1,0.5,0.5,1, 0.5,0.5,0.5,0.5,1,0.5,0.5, 0.5,1,0.5,1,0.5,0.5, 0.5,0.5,0.5,0.5,1,1, 1,1,1+1, 0.5,1,1+0.5,1, 1,1,0.5,0.5

13、,1, 0.5,1,1+0.5,1, 0.5,0.5,0.5,0.5,1+1, 0.5,1,1+0.5,1, 1+1,0.5,0.5,1, 1+1+1+1, 0.5,0.5,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25, 0.5,1,0.5,1,1, 0.5,0.5,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25, 0.5,1,0.5,1,1, 1+1,0.5,0.5,1, 1+1+1+1, 0.5,1,0.5,1+1, 0.5,1,0.5,1+1, 1+1,0.5,0.5,1, 1+1+1+1;/这部分是整首曲子的接拍

14、部分，也定义个序列duration，浮点（数组的个数和前面音符的个数是一样的，一一对应么）int length;/这里定义一个变量，后面用来表示共有多少个音符int tonePin=5;/蜂鸣器的pinvoid setup() pinMode(tonePin,OUTPUT);/设置蜂鸣器的pin为输出模式 length = sizeof(tune)/sizeof(tune0);/这里用了一个sizeof函数，可以查出tone序列里有多少个音符void loop() for(int x=0;xlength;x+)/循环音符的次数 tone(tonePin,tunex);/此函数依次播放tune序

15、列里的数组，即每个音符 delay(400*durationx);/每个音符持续的时间，即节拍duration，400是调整时间的越大，曲子速度越慢，越小曲子速度越快，自己掌握吧 noTone(tonePin);/停止当前音符，进入下一音符 delay(5000);/等待5秒后，循环重新开始以下是其他程序：const int LQ=8;const int LH=9;const int RQ=7;const int RH=6;const int ENL=10;const int ENR=5; #define NOTE_B0 31#define NOTE_C1 33#define NOTE_CS1

16、 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#de

17、fine 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_

18、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#de

19、fine 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

20、 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#

21、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/欢乐颂#define NTD0 -1#define NTD1 294#define NTD2 330#define NTD3 350#define NTD4 393#define NTD5 441#define NTD6 495#d

22、efine NTD7 556#define NTDL1 147#define NTDL2 165#define NTDL3 175#define NTDL4 196#define NTDL5 221#define NTDL6 248#define NTDL7 278#define NTDH1 589#define NTDH2 661#define NTDH3 700#define NTDH4 786#define NTDH5 882#define NTDH6 990#define NTDH7 112/列出全部D调的频率#define WHOLE 1#define HALF 0.5#define

23、 QUARTER 0.25#define EIGHTH 0.25#define SIXTEENTH 0.625/列出所有节拍int tune= /根据简谱列出各频率 NTD3,NTD3,NTD4,NTD5, NTD5,NTD4,NTD3,NTD2, NTD1,NTD1,NTD2,NTD3, NTD3,NTD2,NTD2, NTD3,NTD3,NTD4,NTD5, NTD5,NTD4,NTD3,NTD2, NTD1,NTD1,NTD2,NTD3, NTD2,NTD1,NTD1, NTD2,NTD2,NTD3,NTD1, NTD2,NTD3,NTD4,NTD3,NTD1, NTD2,NTD3,NT

24、D4,NTD3,NTD2, NTD1,NTD2,NTDL5,NTD0, NTD3,NTD3,NTD4,NTD5, NTD5,NTD4,NTD3,NTD4,NTD2, NTD1,NTD1,NTD2,NTD3, NTD2,NTD1,NTD1;float durt= /根据简谱列出各节拍 1,1,1,1, 1,1,1,1, 1,1,1,1, 1+0.5,0.5,1+1, 1,1,1,1, 1,1,1,1, 1,1,1,1, 1+0.5,0.5,1+1, 1,1,1,1, 1,0.5,0.5,1,1, 1,0.5,0.5,1,1, 1,1,1,1, 1,1,1,1, 1,1,1,0.5,0.5, 1,

25、1,1,1, 1+0.5,0.5,1+1,;int length;int tonepin=3; /得用6号接口int melody = NOTE_G4,/5 NOTE_G4,/5NOTE_A4,/6NOTE_G4,/5NOTE_C5,/1.NOTE_B4,/70,NOTE_G4,/5NOTE_G4,/5NOTE_A4,/6NOTE_G4,/5NOTE_D5,/2.NOTE_C5,/1.0,NOTE_G4,/5NOTE_G4,/5NOTE_G5,/5.NOTE_E5,/3.NOTE_C5,/1.NOTE_B4,/7NOTE_A4,/60,NOTE_F5,/4.NOTE_F5,/4.NOTE_E5

26、,/3.NOTE_C5,/1.NOTE_D5,/2.NOTE_C5,/1.0,;int noteDurations = 8,8,4,4,4,4, 4, 8,8,4,4,4,4, 4, 8,8,4,4,4,4,2, 8, 8,8,4,4,4,2, 4,;/*Happy Birthday Tone for Daner.Made by TAHO on 6th,Nov. 2013emailtahoroom/emailversion 1.0 */ const int trig=A1;const int echo=A0;int sensor =A2; /设置传感器信号输出端接到Arduino板子上的Pin

27、2端口int val = 0;void setup() pinMode(ENR,OUTPUT);pinMode(ENL,OUTPUT);pinMode(RQ,OUTPUT);pinMode(RH,OUTPUT);pinMode(LQ,OUTPUT);pinMode(LH,OUTPUT);pinMode(tonepin,OUTPUT);length=sizeof(tune)/sizeof(tune0); /计算长度pinMode(echo,INPUT);pinMode(trig,OUTPUT);/ iterate over the notes of the melody: pinMode(11,

28、OUTPUT);/for light pinMode(12,OUTPUT);/for light pinMode(13,OUTPUT);/for light pinMode(sensor, INPUT); / 设置为输入数字管脚 Serial.begin(9600); void loop() Run(Q,10,150);long time=0;while(1) digitalWrite(trig,1);delay(15);digitalWrite(trig,0);time=pulseIn(echo,HIGH);float s=time/58.00;Serial.println(s);if(s2

29、0) Baojing(); digitalWrite(3,1); delay(100); / no need to repeat the melody. val = digitalRead(sensor); / 读取输入引脚 delay(100); Serial.println(val); if(val=1) play();/Play the music. digitalWrite(3,0); / delay(100);/Pause for a while. void Baojing() for(int j=0;j2;j+) for(int i=200;i=200;i-=3) pinMode(3,OUTPUT); tone(3,i); delay(10); void play() for (in