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1390 字

4 分钟

项目｜基于单片机的《神的随波逐流》音乐播放器

2026-05-28

2026-06-21

创意DIY

硬件

/

Arduino

/

C++

1. 前言#

大家好，今天给大家带来一个有趣的 Arduino 小项目——使用无源蜂鸣器和 OLED 屏幕，完整播放《神のまにまに》（神的随波逐流）这首经典歌曲。

项目核心功能：

🎵 通过 PWM 调波技术驱动无源蜂鸣器播放音乐
🖥️ OLED 屏幕同步显示歌曲封面
📝 完整乐谱数据，支持歌曲循环播放

演示视频：

2. 简介#

本项目使用 Arduino 开发板驱动无源蜂鸣器播放《神のまにまに》（神的随波逐流），同时在 OLED 屏幕上显示歌曲封面图片。通过 PWM 调波技术实现音调控制，支持完整的歌曲循环播放结构。

2.1 功能特性#

🎵 PWM 调波发声，~~音准准确~~
🖥️ OLED 屏幕显示位图封面
🔁 ~~支持复杂的循环跳转结构~~
📦 ~~代码结构清晰~~，数据与逻辑分离
🔧 ~~易于修改~~，可扩展其他曲目

Haha…

2.2 硬件清单#

器件	规格	数量
Arduino 主控板	ESP8266 等	1
无源蜂鸣器	3~5V 无源	1
OLED 屏幕	0.96寸 I2C 128×64 SSD1306	1
杜邦线	根据开发板而定	若干

2.3 接线说明#

1
Arduino        无源蜂鸣器
2
   GPIO 1  ────────────  Signal
3

4
Arduino        OLED屏幕
5
   GPIO 4  ────────────  SDA
6
   GPIO 5  ────────────  SCL
7
   3V/5V   ────────────  VCC
8
   GND     ────────────  GND

OLED 引脚	Arduino 引脚
SDA	A4 (SDA)
SCL	A5 (SCL)
VCC	3V/5V
GND	GND

2.4 软件依赖#

本项目使用以下开源库：

库名	版本	说明
Adafruit GFX Library	≥1.10	图形库核心
Adafruit SSD1306	≥2.5	OLED 驱动库
SPI	内置	SPI 通信库
Wire	内置	I2C 通信库

2.4.1 库安装方法#

在 VS Code 中的 PlatformIO 插件搜索并安装：

Adafruit GFX Library by Adafruit
Adafruit SSD1306 by Adafruit

2.5 使用说明#

硬件连接：按照上述接线图完成电路连接
安装库文件：安装上述软件依赖
编译上传：将 main.cpp 文件烧录到 Arduino 开发板
启动播放：打开串口监视器（波特率 9600），发送任意字符开始播放

2.6 项目结构#

1
├── README.md           # 项目说明文档
2
└── src
3
    └── main.cpp        # 主程序文件

3. 技术原理#

3.1 PWM 调波发声原理#

无源蜂鸣器需要外部电路提供交流脉冲信号才能发声。通过 Arduino 的 tone() 函数，我们可以：

生成指定频率的方波信号：不同频率对应不同音高
PWM 占空比固定为 50%：确保信号稳定
音调与频率对应关系：
- 低音：262Hz (C4) ~ 494Hz (B4)
- 中音：523Hz (C5) ~ 988Hz (B5)

1
┌─────────────┐
2
│  Arduino    │ ──tone(440Hz)──▶ [蜂鸣器] ──▶ 发出 A4 音
3
└─────────────┘

3.2 乐谱数据结构设计#

本项目采用双数组存储乐谱信息：

数组	作用	数据示例
`musicSentenceTones`	音调序列	`-5, -6, 1, 2, 2, 1...`
`musicSentenceTime`	时长序列	`4, 4, 4, 3, 1...`

音调编码规则：

1
// 对照规则：低音 -1~-7; 中音 1~7; 高音 11~17; 2# 为 33
2
int lowTones[8]  = {0, 262, 294, 330, 349, 392, 440, 494};      // 低音频率
3
int midTones[8]  = {0, 523, 587, 659, 698, 784, 880, 988};      // 中音频率
4
int mid2sTone    = 622;                                          // 中音 2# 频率

3.3 OLED 显示原理#

使用 Adafruit_SSD1306 库驱动 128×64 分辨率的 OLED 屏幕：

通信协议：I2C（只占用 2 个 GPIO 引脚）
显示方式：位图数组直接绘制
显存操作：双缓冲避免闪烁

1
OLED 引脚连接：
2
┌─────────────┐
3
│  Arduino    │
4
│    GPIO 5  ────▶ SCL (时钟线)
5
│    GPIO 4  ────▶ SDA (数据线)
6
└─────────────┘

4. 代码展示#

前置警告#

⚠️ 前方高能警告！请谨慎观看！ ⚠️

警告
以下代码仅用于整活、娱乐、以及证明我能让单片机唱歌，不代表任何正确的工程规范、算法思想、代码审美或嵌入式最佳实践。

代码里充斥着：

暴力 delay() 阻塞式播放
写死到 Flash 里的乐谱数组
人工计算的跳段行数
毫无封装的大段逻辑
能跑就行的低技术力写法
以及巨大的可优化空间

总之：能响，但完全不优雅。

再次警告
如果你是算法大佬、嵌入式大神、代码洁癖患者，现在退出还来得及。

4.1 完整源代码#

1
//《神のまにまに》音乐测试
2

3
//库引用
4
#include <Arduino.h>
5
#include <SPI.h>
6
#include <Wire.h>
7
#include <Adafruit_GFX.h>
8
#include <Adafruit_SSD1306.h>
9

10
//接口设置
11
#define MUSIC 1  //音频信号接口GPIO
12
//OLED屏SCL接口GPIO 5
13
//OLED屏SDA接口GPIO 4
14

15
//oled相关设置
16
#define SCREEN_WIDTH 128  //宽
17
#define SCREEN_HEIGHT 64  //高
18
#define OLED_RESET -1  //使用RESET引脚时设为-1
19
#define SCREEN_ADDRESS 0x3C  //I2C接口地址
20
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);//OLED声明
21

22
//音频常量设置
23
#define SIXTEENTH_NOTE 111  //十六分音符时长修正参数  单位毫秒
24
#define LENGTH_OF_ROWS 52  //数组行数
25
#define LENGTH_OF_CULUMNS 19  //数组列数
26

27
//位图数组
28
const unsigned char img [] PROGMEM = {
29
  0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0xff, 0xff, 0xff,
30
  0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfb,
31
  0xfe, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0xff, 0xf7, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf7, 0xff, 0x7f, 0x7f,
32
  0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0xff, 0xe3, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe3, 0xff, 0x7c, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff,
33
  0xfc, 0xff, 0xe3, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc3, 0x8e, 0x20, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0xff, 0xe1,
34
  0xff, 0xff, 0xfc, 0x43, 0x8e, 0x20, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0xff, 0xf1, 0x87, 0xff, 0xdc,
35
  0xc3, 0xce, 0x12, 0x7f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0xff, 0xf0, 0x01, 0xff, 0xf7, 0xc3, 0x7e, 0x1e,
36
  0x7b, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xfc, 0xff, 0xe0, 0x01, 0xfc, 0xe3, 0x82, 0x72, 0x0a, 0x19, 0x3f, 0xff,
37
  0xff, 0xfc, 0x1f, 0xc0, 0x78, 0xfd, 0xfb, 0x83, 0xfe, 0x10, 0x19, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xfc, 0x0f,
38
  0xc0, 0x0c, 0xe7, 0x07, 0xc3, 0xce, 0x10, 0x67, 0x3c, 0x7f, 0xff, 0xfc, 0x0f, 0xc6, 0x04, 0x64,
39
  0x02, 0xc7, 0xff, 0x18, 0x46, 0x3c, 0x1f, 0xff, 0xfc, 0x7d, 0xc4, 0x0c, 0x7c, 0x31, 0xc7, 0xff,
40
  0x1e, 0x7e, 0x7b, 0x0f, 0xff, 0xfc, 0xf0, 0xe0, 0x1c, 0x39, 0x39, 0xc6, 0xfb, 0x1e, 0x7c, 0xe7,
41
  0xff, 0xbf, 0xfc, 0x00, 0xf1, 0x90, 0x30, 0x78, 0xa7, 0x7f, 0x60, 0x7c, 0xe7, 0xf0, 0x3f, 0xfc,
42
  0x00, 0xf1, 0x80, 0x32, 0x7c, 0xf3, 0xff, 0x80, 0x19, 0xff, 0xb0, 0x0f, 0xfc, 0x01, 0xf9, 0x01,
43
  0xf2, 0x5c, 0xfb, 0x8f, 0x80, 0x01, 0x39, 0xff, 0x07, 0xfc, 0x31, 0xf8, 0x04, 0xf2, 0x5c, 0xfc,
44
  0x39, 0x81, 0xc1, 0x38, 0xee, 0x7f, 0xfc, 0x63, 0xfc, 0x63, 0xf8, 0x79, 0xf1, 0x7c, 0xf3, 0xf1,
45
  0xf8, 0x72, 0x7f, 0xfc, 0xe1, 0xfe, 0xe3, 0x38, 0xf3, 0xe1, 0x06, 0x3f, 0x33, 0xe4, 0x30, 0x3d,
46
  0xfc, 0xe0, 0x7f, 0xf1, 0x3c, 0xf3, 0x81, 0x00, 0x0f, 0x3d, 0xe6, 0x30, 0x38, 0xfc, 0xc0, 0x3f,
47
  0xf1, 0xfe, 0xff, 0x80, 0x00, 0x0d, 0xff, 0xff, 0x38, 0xf9, 0xfc, 0xc0, 0xff, 0x38, 0xe7, 0x9c,
48
  0x00, 0xc0, 0x31, 0xe7, 0x3c, 0xf9, 0xf9, 0xfc, 0x8c, 0x7f, 0x38, 0xe7, 0xbc, 0x01, 0xfc, 0x11,
49
  0xef, 0x3e, 0x09, 0xf9, 0xe4, 0x9e, 0x7f, 0xec, 0x7f, 0xfe, 0x01, 0xfe, 0x03, 0xff, 0xfe, 0x03,
50
  0x73, 0xe0, 0x1f, 0x39, 0xe6, 0x3c, 0xf6, 0x03, 0x76, 0x02, 0x7d, 0xe6, 0x00, 0xf7, 0xf8, 0x3f,
51
  0x39, 0xee, 0x3d, 0xff, 0x00, 0x72, 0x03, 0xf9, 0xf7, 0x80, 0x67, 0xfc, 0x7f, 0x9f, 0x3f, 0x27,
52
  0x9f, 0x01, 0xfc, 0x03, 0xff, 0xbc, 0x8e, 0x0f, 0xfc, 0xff, 0x9f, 0x38, 0xff, 0xfc, 0x21, 0xfc,
53
  0x01, 0xf7, 0xbf, 0xf3, 0x0f, 0xfc, 0xff, 0x8f, 0xff, 0xff, 0xf8, 0x01, 0xf8, 0x00, 0xff, 0xdf,
54
  0xff, 0xdf, 0xdc, 0xff, 0xcb, 0xf7, 0xfe, 0xf9, 0x80, 0x70, 0x0c, 0xff, 0xff, 0xfc, 0x97, 0xcc,
55
  0xff, 0xfb, 0xff, 0xfd, 0x2b, 0x26, 0x53, 0x86, 0xed, 0xfb, 0x9c, 0x97, 0xc4, 0xff, 0x7f, 0xff,
56
  0xc3, 0x7f, 0x32, 0xd3, 0x32, 0xe6, 0x0f, 0xff, 0x9f, 0xe0, 0xff, 0xce, 0x3f, 0x82, 0x7e, 0x3e,
57
  0x03, 0xf1, 0xfa, 0x0f, 0xff, 0xdf, 0xf0, 0xff, 0xcf, 0xff, 0x84, 0xfe, 0x4e, 0x03, 0xc9, 0xf9,
58
  0x0f, 0xff, 0xff, 0xfc, 0xfe, 0xff, 0xff, 0x05, 0xff, 0x4c, 0x21, 0xcb, 0xff, 0x07, 0xfc, 0xf3,
59
  0xfc, 0xff, 0xfb, 0xff, 0xed, 0xff, 0xfc, 0x71, 0xfb, 0xfd, 0x0f, 0x9c, 0x71, 0xfc, 0xfe, 0x3b,
60
  0xff, 0xe9, 0xff, 0xf8, 0x70, 0xff, 0xfd, 0x7f, 0x9c, 0x7f, 0xfc, 0xfd, 0xc7, 0xff, 0xc9, 0xff,
61
  0xf8, 0x70, 0xff, 0xff, 0xbf, 0xfb, 0x7f, 0xfc, 0xff, 0xff, 0xff, 0x87, 0xff, 0xf0, 0x20, 0xff,
62
  0xfe, 0x1f, 0xfb, 0x7e, 0xfc, 0xff, 0xff, 0xfc, 0x3f, 0xff, 0xf0, 0x20, 0x7f, 0xff, 0xc3, 0xe7,
63
  0xbf, 0xfc, 0xfe, 0x1b, 0xcd, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x60, 0x3f, 0xff, 0xfb, 0xbf, 0xff, 0xfc, 0xff,
64
  0xff, 0x93, 0xff, 0xff, 0xd9, 0x80, 0x7f, 0xff, 0xfc, 0xdf, 0xc0, 0xfc, 0xff, 0xff, 0x67, 0xff,
65
  0xff, 0xda, 0x10, 0x5f, 0xff, 0xfe, 0x31, 0xe1, 0xfc, 0xff, 0xfc, 0xcf, 0xff, 0xff, 0x3c, 0x65,
66
  0x6f, 0xff, 0xff, 0xdb, 0xfc, 0xfc, 0xf9, 0xfd, 0x1f, 0xff, 0xfe, 0xf9, 0x91, 0xf7, 0xff, 0xff,
67
  0xc5, 0xf5, 0xfc, 0xff, 0xfd, 0x3f, 0xff, 0xfd, 0xef, 0x3f, 0xb9, 0xff, 0xff, 0xe6, 0x9f, 0xfc,
68
  0xff, 0xfa, 0x3f, 0xff, 0xf3, 0xee, 0x66, 0xbc, 0xff, 0xff, 0xfe, 0xff, 0xfc, 0xfe, 0x66, 0x7f,
69
  0xff, 0xe7, 0xcf, 0x87, 0x1f, 0x3f, 0xff, 0xf1, 0x7f, 0xfc, 0x10, 0x0c, 0x8f, 0xff, 0x9f, 0xc9,
70
  0x01, 0x8f, 0xcf, 0xff, 0xf9, 0x9c, 0x7c, 0x40, 0x00, 0xaf, 0xfe, 0x7f, 0x80, 0x05, 0x8f, 0xe3,
71
  0xff, 0x1c, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xff, 0x84, 0x73, 0x0f, 0xf8, 0x00, 0x40, 0x00,
72
  0x00, 0x00, 0x40, 0x00, 0x03, 0xff, 0x83, 0xfe, 0x07, 0xfe, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
73
  0x40, 0x1f, 0xff, 0x00, 0xf8, 0x07, 0xff, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x00, 0x00, 0x7f, 0xfe,
74
  0x00, 0x38, 0x03, 0xff, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x80, 0x20, 0x6f, 0xfe, 0x00, 0x00, 0x03,
75
  0xff, 0x82, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x80, 0x20, 0xff, 0xfc, 0x00, 0x00, 0x03, 0xff, 0xc0, 0x80,
76
  0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0x21, 0x7f, 0xfe, 0x00, 0x40, 0x03, 0xff, 0xc0, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00,
77
  0x40, 0x20, 0x47, 0xfe, 0x10, 0x30, 0x03, 0xff, 0xc0, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x61, 0xa4, 0x43,
78
  0xfc, 0x3f, 0x1a, 0x01, 0xff, 0xe0, 0x40, 0x00, 0x00, 0x00, 0x31, 0xa7, 0xc7, 0xf8, 0x1f, 0x01,
79
  0x00, 0x7f, 0xf0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x10, 0x87, 0xff, 0xf8, 0x1f, 0x00, 0x00, 0x3f, 0xfc,
80
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1c, 0x1e, 0xff, 0xf8, 0x1f, 0x06, 0x18, 0x0f, 0xfe, 0x00, 0x01, 0x00
81
};
82

83
//声音频率寄存
84
int lowTones[8] = {0,262,294,330,349,392,440,494};          //主低音PWM设定
85
int midTones[8] = {0,523,587,659,698,784,880,988};          //主中音PWM设定
86
int mid2sTone = 622;                                        //中音2#PWM设定
87
//int highTones[8] = {0,1047,1175,1319,1397,1568,1760,1976};  //主高音PWM设定  没用上哈哈
88

89
int breakPoint = 0;  //循环标记
90

91
//乐句音调寄存 对照规则：低音-1~-7;中音1~7;高音11~17;2# 33  注释数字表示开始时对应的标记变量
92
int musicSentenceTones[LENGTH_OF_ROWS][LENGTH_OF_CULUMNS] = {
93
  //前奏0
94
  {-5,-6,1,2,2,1,1,2,3,3},
95
  {2,2,1,1,2,3,3},
96
  {2,2,1,1,2,3,3,3},
97
  {5,3,2,1,3},
98
  {2,2,1,1,2,3,3},
99
  {2,2,1,1,2,3,3},
100
  {2,2,1,1,2,3,3,3,2,3,2,1},
101

102
  //A段a
103
  {0,-3,-5,-6,1,-7,-6,-5,-3,-1,-2,-1,-2,-3},  //接断点0  rows = 7
104
  {0,-1,-2,-2,-1,-3,-2,-1,-2,-3,-5,-6,-3},
105
  {0,-3,-5,-6,1,1,-6,1,2,33,2,2,33,2,1},
106
  {0,-5,-6,1,0,-5,-6,1},
107
  {0,-5,-6,1,1,2,-6,1},
108

109
  //A段b
110
  {0,-3,-5,-6,1,-7,-6,-5,-3,-1,-2,-1,-2,-3},
111
  {0,-1,-2,-2,-1,-3,-2,-1,-2,-3,-5,-6,-3},
112
  {0,-3,-5,-6,1,1,-6,1,2,33,2,2,33,2,1},
113
  {0,-5,-6,1,0,-5,3,1,2,1},
114
  {0,2,1,1,1,-6,1,2,3,4,3,2,1,1,3},
115
  {0,-6,3,2,1},
116
  {1,1,-6,1,1,-6,1,2,3,-6,1,1,-6,1,2,3,4,33,1},
117
  {0,-5,-5,-5,1,1,2,2},
118

119
  //B段a
120
  {-5,-6,1,2,2,1,1,2,3,3},
121
  {2,2,1,1,2,3,3},
122
  {2,2,1,1,2,3,3,3},
123
  {5,33,2,1,3},
124
  {2,2,1,1,2,3,3},
125
  {2,2,1,1,2,3,3},
126
  {2,2,1,1,2,3,3,3,2,3,2,1},
127

128
  {-5,-6,1,2,2,1,1,2,3,3},
129
  {2,2,1,1,2,3,3},
130
  {2,2,1,1,2,3,3,3,5,33,2,1,3},
131
  {2,2,1,1,2,3,3},
132
  {2,2,1,1,2,3,3},
133
  {2,2,1,1,2,3,3,3},
134

135
  //反复句1  断点0
136
  {2,3,2,1},
137

138
  //反复句2  断点1
139
  {2,3,2,1,1,1,1,5,5,5,1,1,1,-7,1,2},
140
  {1,-7,1,2,2,2,5,4,3,2,2,2,3,2,1},
141
  {0,-6,-6,-7,1,1,-6,1,2,3,2,1,1,-6,1},
142
  {3,3,4,33,1},
143
  {0,5,4,1,2,2},
144

145
  //结束句  断点2
146
  {2,3,2,1},
147
  {-5,-6,1,2,1,2,3,3},
148
  {2,1,2,3,3},
149
  {2,1,1,2,3,3,3,5,2,3,2,1,3},
150
  {2,1,1,2,3,3},
151
  {2,1,1,2,3,3},
152
  {2,1,1,2,3,3,3,2,3,2,1},
153
  {-5,-6,1,2,1,1,2,3,3},
154
  {2,1,1,2,3,3},
155
  {2,1,1,2,3,3,3,5,2,3,2,1,3},
156
  {2,1,1,2,3,3},
157
  {2,1,1,2,3,3},
158
  {2,1,1,2,3,3,3,2,3,2,1}
159
};
160

161
//乐句时长寄存 单位:_个十六分音符
162
int musicSentenceTime[LENGTH_OF_ROWS][LENGTH_OF_CULUMNS] = {
163
  //前奏 7行
164
  {4,4,4,3,1,3,1,2,2,4},
165
  {3,1,3,1,2,2,4},
166
  {3,1,3,1,2,2,2,2},
167
  {2,2,2,2,8},
168
  {3,1,3,1,2,2,4},
169
  {3,1,3,1,2,2,4},
170
  {3,1,3,1,2,2,2,2,2,1,1,16},
171

172
  //A段a  5行
173
  {6,2,2,2,4,4,2,2,2,2,2,2,2,6},  //接断点0  rows = 7
174
  {2,2,4,3,1,2,2,2,2,2,2,2,2},
175
  {2,2,2,2,4,3,1,2,2,2,2,2,2,2,2},
176
  {2,2,2,2,2,2,2,2},
177
  {2,2,2,2,2,2,2,2},
178

179
  //A段b  8行
180
  {2,2,2,2,4,4,2,2,2,2,2,2,2,6},
181
  {2,2,4,3,1,2,2,2,2,2,2,2,2},
182
  {2,2,2,2,4,3,1,2,2,2,2,2,2,2,2},
183
  {2,2,2,6,2,2,3,3,2,8},
184
  {2,2,4,4,3,1,2,2,2,4,4,4,2,2,10},
185
  {2,2,2,6,6},
186
  {2,2,2,4,3,1,2,2,2,2,4,3,1,2,2,2,4,4,6},
187
  {2,1,1,2,4,6,2,22},
188

189
  //B段a  7行+6行
190
  {4,4,4,3,1,3,1,2,2,4},
191
  {3,1,3,1,2,2,4},
192
  {3,1,3,1,2,2,2,2},
193
  {2,2,2,2,8},
194
  {3,1,3,1,2,2,4},
195
  {3,1,3,1,2,2,4},
196
  {3,1,3,1,2,2,2,2,2,1,1,6},
197

198
  {2,2,2,3,1,3,1,2,2,4},
199
  {3,1,3,1,2,2,4},
200
  {3,1,3,1,2,2,2,2,2,2,2,2,8},
201
  {3,1,3,1,2,2,4},
202
  {3,1,3,1,2,2,4},
203
  {3,1,3,1,2,2,2,2},  //断点！  rows = 32
204

205
  //反复句1  断点0
206
  {2,1,1,12},  //rows = 33
207

208
  //反复句2  断点1
209
  {2,1,1,6,2,2,2,4,4,2,2,2,2,2,4,4},
210
  {2,2,2,4,2,2,2,2,2,2,2,1,1,2,2},
211
  {2,2,2,2,4,2,2,2,2,2,4,2,1,1,4},
212
  {2,2,4,4,14},
213
  {2,2,2,2,2,22},  //rows = 38
214

215
  //结束句  断点2
216
  {2,1,1,6},
217
  {2,2,2,4,4,2,2,4},
218
  {4,4,2,2,4},
219
  {4,3,1,2,2,2,2,2,1,1,2,2,8},
220
  {4,3,1,2,2,4},
221
  {4,3,1,2,2,4},
222
  {4,3,1,2,2,2,2,2,1,1,6},
223
  {2,2,2,4,3,1,2,2,4},
224
  {4,3,1,2,2,4},
225
  {4,3,1,2,2,2,2,2,1,1,2,2,8},
226
  {4,3,1,2,2,4},
227
  {4,3,1,2,2,4},
228
  {4,3,1,2,2,2,2,2,1,1,16}
229
};
230

231
void setup() {
232
  Serial.begin(9600);  //开启串口通信
233

234
  pinMode(MUSIC,OUTPUT);  //音频接口设为输出模式
235

236
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, SCREEN_ADDRESS);  //初始化OLED
237
  display.clearDisplay();  //清除显示缓存
238
  display.drawBitmap(7, 0, img, 102, 64, WHITE);  //显示
239
  display.display();
240
}
241

242
void loop() {
243
  if (Serial.available() > 0){
244
    Serial.end();
245
    for (int rows = 0; rows < LENGTH_OF_ROWS; rows ++){  //乐句遍历循环
246

247
      for (int columns = 0; columns < LENGTH_OF_CULUMNS; columns ++){  //音符遍历循环
248

249
        int thisTone = musicSentenceTones[rows][columns];  //当前音符
250
        int thisTime = SIXTEENTH_NOTE * musicSentenceTime[rows][columns] - 40;  //当前时长
251

252
        if (thisTone == 0 && musicSentenceTones[rows][columns+1] == 0){  //判断该乐句是否结束,且不是休止符
253
          break;  //若结束，进入下一乐句
254

255
        }else if (thisTone < 0){  //判断是否是低音
256
          thisTone *= -1;  //改成PWM
257
          tone(MUSIC,lowTones[thisTone]);  //播放
258
          delay(thisTime);
259
          noTone(MUSIC);  //结束播放
260
          delay(40);
261

262
        }else if(thisTone == 33){  //判断是否是2#
263
          tone(MUSIC,mid2sTone);
264
          delay(thisTime);
265
          noTone(MUSIC);
266
          delay(40);
267

268
        }else{  //那就是中音了
269
          tone(MUSIC,midTones[thisTone]);  //播放
270
          delay(thisTime);  //等待时长
271
          noTone(MUSIC);
272
          delay(40);
273
      }
274
      }
275
      if (breakPoint == 0){  //在断点0,33行时执行反复
276
        if (rows == 33){
277
          delay(SIXTEENTH_NOTE * 4);  //休止符
278
          rows = 6;  //反复
279
          breakPoint += 1;
280
          delay(40);  //速度快了,等一下  哈哈
281
        }
282

283
      }else if (breakPoint == 1){  //在断点1
284
        if (rows == 32){
285
          rows = 33;  //32行时跳过第33行
286
        }
287
        if (rows == 38){
288
          rows = 19;  //38行时反复
289
          breakPoint = 2;  //断点设为2
290
          delay(40);  //速度快了,等一下  哈哈
291
        }
292
      }else{  //在断点2
293
        if (rows == 32){
294
          rows = 38;  //32行时进入结束句！
295
          delay(40);  //速度快了,等一下  哈哈
296
        }
297
      }
298
    }
299
    for(;;);  //结束程序
300
  }
301

302
  delay(100);  //防卡死
303
}

4.2 音乐播放核心逻辑#

为了提高可读性，这里做了部分删改。

1
void playMusic() {
2
  for (int rows = 0; rows < LENGTH_OF_ROWS; rows++) {
3
    for (int columns = 0; columns < LENGTH_OF_CULUMNS; columns++) {
4

5
      int thisTone = musicSentenceTones[rows][columns];
6
      int thisTime = SIXTEENTH_NOTE * musicSentenceTime[rows][columns] - 40;
7

8
      // 休止符判断
9
      if (thisTone == 0 && musicSentenceTones[rows][columns + 1] == 0) {
10
        break;
11
      }
12
      // 低音处理
13
      else if (thisTone < 0) {
14
        thisTone *= -1;
15
        tone(MUSIC, lowTones[thisTone]);
16
        delay(thisTime);
17
        noTone(MUSIC);
18
        delay(40);
19
      }
20
      // 升音处理
21
      else if (thisTone == 33) {
22
        tone(MUSIC, mid2sTone);
23
        delay(thisTime);
24
        noTone(MUSIC);
25
        delay(40);
26
      }
27
      // 中音处理
28
      else {
29
        tone(MUSIC, midTones[thisTone]);
30
        delay(thisTime);
31
        noTone(MUSIC);
32
        delay(40);
33
      }
34
    }
35
    // 循环控制逻辑...
36
  }
37
}

5. 算法解读#

5.1 循环控制机制#

本项目实现了~~复杂的~~循环结构，通过 breakPoint 变量控制歌曲的反复段：

1
歌曲结构：
2
├── 前奏（0-6行）
3
├── A段（7-14行）
4
├── B段（15-32行）
5
├── 反复句1（33行）→ 回到前奏
6
├── 反复句2（34-38行）→ 回到B段
7
└── 结束句（39-51行）

断点控制逻辑：

1
breakPoint = 0 → 到达第33行时，反复到第6行
2
breakPoint = 1 → 到达第38行时，反复到第19行
3
breakPoint = 2 → 到达第32行时，进入结束句

5.2 时长计算公式#

1
thisTime = SIXTEENTH_NOTE * musicSentenceTime[rows][columns] - 40;

基准单位：十六分音符（111ms）
时长修正：乘以节拍数，再减去 40ms 作为音间间隔
为什么要减40ms：为下一个音符的 noTone() 留出间隙

5.3 音调编码映射#

编码值	实际音高	计算方式
`-1` ~ `-7`	低音 1~7	`lowTones[abs(编码)]`
`1` ~ `7`	中音 1~7	`midTones[编码]`
`33`	中音 2#	特殊值，查表 `mid2sTone`
`0`	休止符	无操作（需配合下一音判断）