🎵 音樂與聲效控制
學會控制蜂鳴器發聲，製作自己的Arduino音樂播放器！
🔌 本功課所需杜邦線
蜂鳴器與麵包板接線請依下表準備（直接對照右側「收納位置」欄到收納盒取線即可）。上方為數量表，下方為接線圖。
| 顏色 | 長度 | 規格 | 數量 | 收納位置 |
|---|---|---|---|---|
| 黑 | 10 cm | 公公 | 1 | C1 |
| 藍 | 15 cm | 公公 | 1 | C1 |
圖：功課三（音樂按鈕／蜂鳴器）接線圖
🎯 挑戰任務
製作一個結合數碼管倒數、RGB燈光和蜂鳴器音效的完整專案：
按下按鈕 → 蜂鳴器響一秒 → 開始倒數 → 燈光變化 → 完成！
🤖
與ChatGPT協作
你可以試著問ChatGPT這些問題來獲得幫助和完整程式碼：
我想用Arduino製作一個結合聲音、燈光和數字顯示的倒數計時器。
功能需求：
1. 按下按鈕時，蜂鳴器發出1秒的提示音（1000Hz）
2. 提示音結束後開始從9倒數到0
3. 倒數時數碼管顯示數字
4. 根據倒數數字顯示不同顏色：
- 9~7：藍燈
- 6~4：紅燈
- 3~0：綠燈
5. 倒數結束後全部關閉
硬體接線：
- 按鈕接在接腳2
- 紅色LED接在接腳3
- 綠色LED接在接腳4
- 藍色LED接在接腳5
- TM1637的DIO接在接腳6
- TM1637的CLK接在接腳7
- 蜂鳴器接在接腳11
請幫我寫Arduino程式碼，並加上詳細註解。
💡 提問技巧
- 詢問tone()和noTone()函數的使用方法
- 了解如何產生不同頻率的音調
- 學習如何整合多個元件同時運作
- 如果想播放旋律，可以請ChatGPT教你音階頻率
📝 程式碼詳細解說
讓我們一步步了解這個整合專案是怎麼運作的！
📚 第一部分：引入函式庫
延續上一個專案，我們需要TM1637數碼管函式庫
#include <TM1637Display.h> // 引入數碼管控制函式庫
🎯 第二部分：腳位定義
這次我們有更多元件了！包括按鈕、RGB燈、數碼管和蜂鳴器
// --- 腳位定義 ---
const int buttonPin = 2; // 按鈕接在2號接腳
const int redPin = 3; // 紅燈接在3號接腳
const int greenPin = 4; // 綠燈接在4號接腳
const int bluePin = 5; // 藍燈接在5號接腳
const int DIO = 6; // 數碼管資料線
const int CLK = 7; // 數碼管時鐘線
const int buzzerPin = 11; // 🔊 蜂鳴器接在11號接腳
🎨 第三部分：建立數碼管物件和變數
建立數碼管控制器，並設定需要記住的變數
// --- 建立數碼管物件 ---
TM1637Display display(CLK, DIO);
// --- 狀態變數 ---
int lastButtonState = HIGH; // 上一次按鈕狀態
bool counting = false; // 是否正在倒數
int counter = 9; // 倒數從9開始
⚙️ 第四部分：setup 開機設定
設定所有接腳的模式，初始化數碼管和燈光
void setup() {
pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); // 按鈕設為輸入
pinMode(redPin, OUTPUT); // 紅燈設為輸出
pinMode(greenPin, OUTPUT); // 綠燈設為輸出
pinMode(bluePin, OUTPUT); // 藍燈設為輸出
pinMode(buzzerPin, OUTPUT); // 🔊 蜂鳴器設為輸出
display.setBrightness(7); // 數碼管亮度0~7
display.showNumberDec(0);
allOff(); // 關閉所有燈
Serial.begin(9600);
Serial.println("準備好了！按下按鈕開始倒數～");
}
🔄 第五部分：loop 主要迴圈
檢查按鈕，當按下時先讓蜂鳴器響一秒，然後開始倒數
void loop() {
int buttonState = digitalRead(buttonPin);
// 偵測按下（從HIGH變LOW）
if (buttonState == LOW && lastButtonState == HIGH) {
if (!counting) { // 如果沒有在倒數中
counting = true;
counter = 9;
// 🔊 蜂鳴器響一秒（提示音）
tone(buzzerPin, 1000); // 發出1000Hz音調
delay(1000); // 等待1秒
noTone(buzzerPin); // 停止聲音
Serial.println("開始倒數！");
startCountdown(); // 開始倒數
}
}
lastButtonState = buttonState;
}
🔔 什麼是tone()和noTone()？
🎵 tone() 函數：讓蜂鳴器發出聲音
tone(接腳, 頻率)- 持續發出聲音直到呼叫 noTone()tone(接腳, 頻率, 時間)- 發出聲音指定的毫秒數後自動停止- 頻率單位是 Hz（赫茲），數字越大音調越高
🔇 noTone() 函數：停止發聲
noTone(接腳)- 停止指定接腳的聲音
💡 小知識：
人類能聽到的聲音範圍大約是 20Hz ~ 20,000Hz。程式中的 1000Hz 是一個中等音調，聽起來像「嗶」的一聲！
⏱️ 第六部分：倒數函式
執行倒數，同時控制數碼管顯示和燈光顏色
// --- 倒數計時 ---
void startCountdown() {
for (int i = counter; i >= 0; i--) {
display.showNumberDec(i, false); // 顯示數字
// 根據數字改變燈光顏色
if (i > 6) {
setColor(0, 0, 1); // 9,8,7 → 藍燈
} else if (i > 3) {
setColor(1, 0, 0); // 6,5,4 → 紅燈
} else if (i >= 0) {
setColor(0, 1, 0); // 3,2,1,0 → 綠燈
}
delay(1000); // 等待1秒
}
// 倒數結束：全關
allOff();
display.showNumberDec(0);
Serial.println("倒數結束！");
counting = false;
}
💡 第七部分：輔助函式
控制燈光的函式，讓程式更簡潔
// --- 控制燈光 ---
void setColor(int r, int g, int b) {
digitalWrite(redPin, r); // 設定紅燈
digitalWrite(greenPin, g); // 設定綠燈
digitalWrite(bluePin, b); // 設定藍燈
}
// --- 關燈 ---
void allOff() {
digitalWrite(redPin, LOW);
digitalWrite(greenPin, LOW);
digitalWrite(bluePin, LOW);
}
🧠 程式運作流程（完整故事）
想像你在體育課倒數計時：
- 🎮 按下按鈕：老師吹哨子（蜂鳴器響1秒）表示準備開始
- 🔢 數碼管顯示：就像計時器顯示秒數
- 🚦 燈光變化：
- 藍燈（9~7）：還有很多時間，慢慢來
- 紅燈（6~4）：要加快速度囉！
- 綠燈（3~0）：最後倒數，衝刺！
- ⏱️ 每秒倒數一次：delay(1000) 讓每個數字停留1秒
- 🏁 倒數結束：所有東西都關閉，回到初始狀態
💡 為什麼要先讓蜂鳴器響？
就像比賽前的預備音，告訴使用者「我準備好要開始倒數了！」這是一種友善的提示設計。
🎵 想要不同的音調？
可以改變 tone() 的頻率參數：
- 低音：200~500 Hz
- 中音：500~2000 Hz
- 高音：2000~5000 Hz
📋 完整程式碼
點擊展開完整程式碼
#include <TM1637Display.h>
// --- 腳位定義 ---
const int buttonPin = 2;
const int redPin = 3;
const int greenPin = 4;
const int bluePin = 5;
const int DIO = 6;
const int CLK = 7;
const int buzzerPin = 11;
// --- 建立數碼管物件 ---
TM1637Display display(CLK, DIO);
// --- 狀態變數 ---
int lastButtonState = HIGH;
bool counting = false;
int counter = 9;
void setup() {
pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
pinMode(redPin, OUTPUT);
pinMode(greenPin, OUTPUT);
pinMode(bluePin, OUTPUT);
pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
display.setBrightness(7); // 數碼管亮度0~7
display.showNumberDec(0);
allOff();
Serial.begin(9600);
Serial.println("準備好了！按下按鈕開始倒數～");
}
void loop() {
int buttonState = digitalRead(buttonPin);
// 偵測按下（從HIGH變LOW）
if (buttonState == LOW && lastButtonState == HIGH) {
if (!counting) {
counting = true;
counter = 9;
// 🔊 蜂鳴器響一秒
tone(buzzerPin, 1000); // 發出1000Hz音調
delay(1000);
noTone(buzzerPin); // 停止聲音
Serial.println("開始倒數！");
startCountdown();
}
}
lastButtonState = buttonState;
}
// --- 倒數計時 ---
void startCountdown() {
for (int i = counter; i >= 0; i--) {
display.showNumberDec(i, false); // 顯示數字
if (i > 6) {
setColor(0, 0, 1); // 藍燈
} else if (i > 3) {
setColor(1, 0, 0); // 紅燈
} else if (i >= 0) {
setColor(0, 1, 0); // 綠燈
}
delay(1000);
}
// 倒數結束：全關
allOff();
display.showNumberDec(0);
Serial.println("倒數結束！");
counting = false;
}
// --- 控制燈光 ---
void setColor(int r, int g, int b) {
digitalWrite(redPin, r);
digitalWrite(greenPin, g);
digitalWrite(bluePin, b);
}
// --- 關燈 ---
void allOff() {
digitalWrite(redPin, LOW);
digitalWrite(greenPin, LOW);
digitalWrite(bluePin, LOW);
}
🎉 完成挑戰後
恭喜你完成了整合聲光效果的完整專案！現在你學會了：
- ✅ 如何使用tone()和noTone()控制蜂鳴器
- ✅ 如何產生不同頻率的音調
- ✅ 如何整合多個元件（數碼管、LED、蜂鳴器）
- ✅ 如何設計友善的使用者體驗（提示音）
- ✅ 學會完整專案的程式架構