Arduino Chuông Piezo
Trong bài hướng dẫn này, chúng ta sẽ học cách sử dụng buzzer với Arduino. Cụ thể, chúng ta sẽ học:
- Buzzer chủ động vs buzzer thụ động
- Cách hoạt động của buzzer
- Cách kết nối buzzer piezo với Arduino
- Cách lập trình Arduino để điều khiển buzzer piezo phát ra âm thanh và giai điệu
Phần cứng cần chuẩn bị
| 1 | × | Arduino Uno R3 | ||
| 1 | × | USB 2.0 cable type A/B (for USB-A PC) | ||
| 1 | × | USB 2.0 cable type C/B (for USB-C PC) | ||
| 1 | × | 3-24V Active Piezo Buzzer | ||
| 1 | × | Active Piezo Buzzer Module | ||
| 1 | × | Passive Piezo Buzzer Module | ||
| 1 | × | breadboard | ||
| 1 | × | dây jumper | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Screw Terminal Block Shield for Arduino Uno | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Breadboard Shield for Arduino Uno | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Enclosure for Arduino Uno | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Prototyping Base Plate & Breadboard Kit for Arduino UNO |
Or you can buy the following kits:
| 1 | × | DIYables STEM V3 Starter Kit (Arduino included) | ||
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (30 sensors/displays) | ||
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (18 sensors/displays) |
Giới thiệu về Buzzer
Các buzzer được sử dụng để phát ra âm thanh, tiếng bíp hoặc thậm chí giai điệu của một bài hát. Chúng có nhiều loại, được phân loại theo những đặc điểm riêng biệt. Hãy khám phá các loại này dựa trên các đặc điểm sau:
- Phương pháp điều khiển:
- Buzzer hoạt động
- Buzzer thụ động
- Cơ chế phát âm thanh:
- Buzzer Piezoelectric
- Buzzer thông thường
- Điện áp hoạt động:
- Điện áp thấp (3-5V)
- Điện áp cao (12V)
- Buzzer chủ động:
- Phát ra âm thanh khi có điện áp được áp dụng.
- Cần một tín hiệu điện liên tục để phát âm thanh.
- Dễ sử dụng hơn, chỉ cần một nguồn điện áp.
- Thường được sử dụng trong các ứng dụng cảnh báo cơ bản.
- Buzzer thụ động:
- Yêu cầu một tín hiệu dao động bên ngoài để tạo âm thanh.
- Có thể tạo ra các âm thanh khác nhau bằng cách thay đổi tần số đầu vào.
- Cần mạch điện phức tạp hơn để hoạt động.
- Thường được sử dụng trong các ứng dụng âm nhạc và các tác vụ tạo âm.
- Chuông Piezo:
- Sử dụng tinh thể áp điện.
- Phát ra âm thanh cao, rõ.
- Đa dạng với nhiều giọng và tần số khác nhau.
- Hiệu quả và thường được sử dụng trong các thiết bị báo động và thiết bị âm nhạc.
- Chuông thông thường:
- Sử dụng cuộn cảm điện từ.
- Phát ra âm thanh cơ bản, ù ù.
- Giới hạn về sự biến đổi âm sắc.
- Được sử dụng trong các ứng dụng đơn giản như chuông cửa và báo động cơ bản.
- Khi bạn kết nối buzzer này trực tiếp với pin Arduino, nó sẽ phát ra âm thanh bình thường ⇒ phù hợp làm tín hiệu âm thanh như âm bàn phím
- Khi bạn kết nối buzzer này với điện áp cao thông qua một rơ-le, nó sẽ phát ra âm thanh lớn ⇒ phù hợp cho âm thanh cảnh báo
- Chân âm (-): Nối chân này với GND (0V).
- Chân dương (+): Chân này nhận tín hiệu điều khiển từ Arduino, có thể trực tiếp hoặc thông qua một rơ-le.
- Chân GND: Kết nối chân này với GND (0V).
- Chân VCC: Kết nối chân này với nguồn cấp (5V hoặc 3.3V).
- Chân I/O: Chân này nhận tín hiệu điều khiển PWM từ một chân GPIO của ESP32.
- Nếu kết nối VCC với chân dương, buzzer Piezo sẽ phát ra âm thanh liên tục
- Nếu tạo ra một sóng vuông với tần số được chỉ định (và chu kỳ 50%) trên chân dương, buzzer piezo sẽ phát ra các âm thanh. Các tần số khác nhau tạo ra các âm thanh khác nhau. Bằng cách thay đổi tần số của tín hiệu trên chân dương, chúng ta có thể tạo ra giai điệu của một bài hát.
- Khác với buzzer chủ động, chỉ cần kết nối VCC vào chân dương, buzzer thụ động sẽ KHÔNG phát ra âm thanh liên tục.
- Giống như buzzer chủ động, nếu tạo ra một sóng vuông với tần số đã chỉ định (và chu kỳ 50%) trên chân dương, buzzer piêzo sẽ phát ra các âm. Các tần số khác nhau tạo ra các âm khác nhau. Bằng cách thay đổi tần số của tín hiệu trên chân dương, chúng ta có thể tạo giai điệu của một bài hát.
Hãy xem thêm chi tiết.
Buzzer chủ động so với Buzzer thụ động
Chuông Piezo so với Chuông thông thường
Trên thị trường có một 3V-24V active buzzer, mà bạn có thể dùng như một buzzer chủ động 3-5V hoặc buzzer cao áp (12V...).
Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ tìm hiểu về chuông Piezo 3-5V có nguồn kích hoạt (active) và thụ động (passive). Đối với chuông 12V, vui lòng tham khảo bài hướng dẫn Arduino - Chuông điện.
Bố trí chân cắm
Cấu hình các chân của buzzer
Một buzzer tiêu chuẩn thường có hai chân:
Sơ đồ chân của mô-đun Piezo buzzer
Một mô-đun còi Piezo thường có ba chân:
Cách hoạt động của buzzer chủ động
Cách một buzzer thụ động hoạt động
Sơ đồ đấu dây
- Dây nối giữa Arduino và buzzer piezo
This image is created using Fritzing. Click to enlarge image
- Dây nối giữa Arduino và module buzzer piezo
This image is created using Fritzing. Click to enlarge image
Cách Lập Trình Cho Buzzer
Nhờ thư viện Arduino, việc chơi một giai điệu rất dễ. Chúng ta KHÔNG CẦN biết cách sinh ra dao động vuông. Chúng ta chỉ cần sử dụng hai hàm: tone() và noTone() trong thư viện.
Mã Arduino
/*
* Mã Arduino này được phát triển bởi newbiely.vn
* Mã Arduino này được cung cấp để sử dụng công khai, không có ràng buộc.
* Để xem hướng dẫn chi tiết và sơ đồ kết nối, vui lòng truy cập:
* https://newbiely.vn/tutorials/arduino/arduino-piezo-buzzer
*/
#include "pitches.h"
#define BUZZER_PIN 8 // The Arduino pin connected to the buzzer
// notes in the melody:
int melody[] = {
NOTE_C4, NOTE_G3, NOTE_G3, NOTE_A3, NOTE_G3, 0, NOTE_B3, NOTE_C4
};
// note durations: 4 = quarter note, 8 = eighth note, etc.:
int noteDurations[] = {
4, 8, 8, 4, 4, 4, 4, 4
};
void setup() {
// iterate over the notes of the melody:
for (int thisNote = 0; thisNote < 8; thisNote++) {
// to calculate the note duration, take one second divided by the note type.
//e.g. quarter note = 1000 / 4, eighth note = 1000/8, etc.
int noteDuration = 1000 / noteDurations[thisNote];
tone(BUZZER_PIN, melody[thisNote], noteDuration);
// to distinguish the notes, set a minimum time between them.
// the note's duration + 30% seems to work well:
int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
delay(pauseBetweenNotes);
// stop the tone playing:
noTone(BUZZER_PIN);
}
}
void loop() {
// no need to repeat the melody.
}
Hướng dẫn từng bước
- Kết nối Arduino với máy tính qua cáp USB
- Mở Arduino IDE, chọn đúng board và cổng
- Sao chép mã ở trên và mở bằng Arduino IDE
- Tạo tệp pitches.h trong Arduino IDE bằng cách:
- Hoặc nhấp vào nút ngay phía dưới biểu tượng Serial Monitor và chọn Tab Mới, hoặc dùng phím Ctrl+Shift+N.
- Đặt tên cho tệp tin là pitches.h và nhấn nút OK
- Sao chép mã dưới đây và dán vào tệp pitches.h đã được tạo.
/*************************************************
* Public Constants
*************************************************/
#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
- Nhấn nút Upload trên Arduino IDE để tải mã lên Arduino
- Hãy thưởng thức giai điệu
Chỉnh sửa mã Arduino
Bây giờ, chúng ta sẽ chỉnh sửa mã để phát bài hát "Jingle Bells".
Chúng ta chỉ cần thay đổi giá trị của hai mảng: int melody[] và int noteDurations[].
/*
* Mã Arduino này được phát triển bởi newbiely.vn
* Mã Arduino này được cung cấp để sử dụng công khai, không có ràng buộc.
* Để xem hướng dẫn chi tiết và sơ đồ kết nối, vui lòng truy cập:
* https://newbiely.vn/tutorials/arduino/arduino-piezo-buzzer
*/
#include "pitches.h"
#define BUZZER_PIN 8 // The Arduino pin connected to the buzzer
// notes in the melody:
int melody[] = {
NOTE_E5, NOTE_E5, NOTE_E5,
NOTE_E5, NOTE_E5, NOTE_E5,
NOTE_E5, NOTE_G5, NOTE_C5, NOTE_D5,
NOTE_E5,
NOTE_F5, NOTE_F5, NOTE_F5, NOTE_F5,
NOTE_F5, NOTE_E5, NOTE_E5, NOTE_E5, NOTE_E5,
NOTE_E5, NOTE_D5, NOTE_D5, NOTE_E5,
NOTE_D5, NOTE_G5
};
// note durations: 4 = quarter note, 8 = eighth note, etc, also called tempo:
int noteDurations[] = {
8, 8, 4,
8, 8, 4,
8, 8, 8, 8,
2,
8, 8, 8, 8,
8, 8, 8, 16, 16,
8, 8, 8, 8,
4, 4
};
void setup() {
// iterate over the notes of the melody:
int size = sizeof(noteDurations) / sizeof(int);
for (int thisNote = 0; thisNote < size; thisNote++) {
// to calculate the note duration, take one second divided by the note type.
//e.g. quarter note = 1000 / 4, eighth note = 1000/8, etc.
int noteDuration = 1000 / noteDurations[thisNote];
tone(BUZZER_PIN, melody[thisNote], noteDuration);
// to distinguish the notes, set a minimum time between them.
// the note's duration + 30% seems to work well:
int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
delay(pauseBetweenNotes);
// stop the tone playing:
noTone(BUZZER_PIN);
}
}
void loop() {
// no need to repeat the melody.
}
Video Tutorial
Việc sản xuất video tốn rất nhiều thời gian. Nếu video hướng dẫn hữu ích cho việc học của bạn, hãy đăng ký kênh YouTube để ủng hộ. Nếu nhu cầu đủ cao, chúng tôi sẽ cố gắng làm thêm nhiều video.
Thách thức bản thân
- Sử dụng Piezo Buzzer để phát bài hát bạn yêu thích
- Tự động bật chuông khi có người lại gần đồ vật có giá trị của bạn. Gợi ý: Tham khảo Arduino - Cảm biến chuyển động.