ROSA 系統開發 10 ─ 蜂鳴器 (Buzzer)

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蜂鳴器在嵌入式系統中，是很常見的硬體裝置，因為它可以發出聲音，提示操作者目前系統的狀態，本文將說明如何加入蜂鳴器功能。

// (C) 2015, Bridan Wang, CC BY-NC-SA 3.0 TW
// http://4rdp.blogspot.tw/search/label/ROSA%20(Arduino)

// pin 8    Buzzer

#include "MeBuzzer.h"

MeBuzzer buzzer;

byte pitch = 0;

const PITCH[] = {
  // C    C#   D    D#   E    F    F#   G    G#   A    A#   B

  0, 131, 139, 147, 156, 165, 175, 185, 196, 208, 220, 233, 247,
};

// pin 2,3   IR

#include "MeIR.h"

MeIR ir;

const byte IR_CODE[][13] = {

  //X,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  A,  B,  C,  D,  E, 
    0, 12, 24, 94,  8, 28, 90, 66, 69, 70, 71, 68, 67, 
    0,  1,  3,  5,  6,  8, 10, 12,  7,  9, 11,  2,  4, 
};

void IR_CHECK() {   // for mBot car
  static byte sound = 0;
  static byte pre_ir;
  byte i;
  byte j;

  if (sound != 0){
    if (--sound == 0) {
      buzzer.noTone();
      ir.loop();
    }
  } 
  if (sound==0) {
    j = ir.key();
    for (i = 12; i＜13; i--) {
      if (j == IR_CODE[0][i] && pre_ir != j) {
pre_ir = j;
if (i==0)
         ;
else {
         pitch = IR_CODE[1][i];
         buzzer.tone(PITCH[pitch]);
         sound = 2;    // 2 x 100ms
         // Serial.print("IR - ");
         // Serial.println(pitch);
}
break;
      }
    }
  }
  if (sound == 0)
    ir.loop();

}

這個程式範例蜂鳴器接在 pin 8，仿電子琴以遙控器 1~7 按鍵代表 Do,Re,Mi...，ABCDE 分別表示升半音 4#,5#,6#,1#,2#，這樣可以演奏簡單的樂譜。

為了程式能更進一步接近未來 ROSA 系統架構，將 ROSA系統開發4─紅外線接收遙控的 IR_CHECK 內容再改寫，以查表方式設計。IR_CODE 陣列第一行是 mBot 紅外線遙控碼，第二行是對應音高的指標數值。舉例來說，當按下遙控器 6 鍵，它的控制碼是 90，經過 IR_CHECK 副程式查表，pitch 索引為 10，對應 PITCH 陣列 A 的位置。

IR_CHECK 程式設計複雜的主因在於 MeBuzzer.h 及 MeIR.h 兩函式庫共用 Timer 2 中斷，如果處理不好，不是遙控器失效，不然就蜂鳴器無聲或聲音不停。首先說明，IR_CHECK 宣告一個 pre_ir 變數用來儲存前次紅外線碼，它可以避免紅外線連續重複送碼，致使蜂鳴器聲音異常，sound 變數是用來計數蜂鳴器聲音長度，經過試驗發聲時間過短不好聽，因此採用短音 200ms 比較適中，不過紅外線碼讀取是每 100ms 一次，因此蜂鳴器發聲期間，就略過紅外線遙控動作檢查。

PITCH 陣列儲存各個音高的頻率，buzzer.tone()設定發音，buzzer.noTone()關閉 Timer 2 中斷，然後 Timer 2 主控權就可以還給紅外線接收 ir.loop()，如果不使用 MeBuzzer.h 而改用 Arduino 常見的 tone()，那程式編譯時會與 MeIR.h Timer 2 產生衝突，因此個人比較推薦採用此法，才能讓諸多程式庫相容無害。