Micro:bit小實(shí)驗(yàn)：筆尖音樂

這次我們一起來做Micro：bit的經(jīng)典小實(shí)驗(yàn)：筆尖音樂。用鉛筆在紙上畫一條粗粗的石墨線，用鱷魚夾連接Micro：bit板、耳機(jī)和石墨線。經(jīng)過編程，當(dāng)鱷魚夾在石墨線上移動(dòng)時(shí)耳機(jī)里就能播放出不斷變化的音調(diào)了。

1. 元件清單

Micro：bit主板×1，A4紙×1，鉛筆（HB、2B＼6B）×1，鱷魚夾線×4，耳機(jī)×1（圖1）。

2. 實(shí)驗(yàn)原理

Micro：bit的P0、P1、P2、P3、P4、P10引腳能夠讀取引腳的模擬電壓。讀取模擬電壓返回值為Value（0-1023），電壓值（Volt）計(jì)算方法為：Volt = 3.3×（Value/1024）。Micro：bit讀取電壓時(shí)需要形成電流通路，P0、P1、P2、P3、P4、P10引腳為正極，GND是電線接地端的簡(jiǎn)寫。代表地線或0線。這個(gè)地并不是真正意義上的地，是出于應(yīng)用而假設(shè)的一個(gè)地，對(duì)于電源來說，它就是電源的負(fù)極。

石墨是導(dǎo)體可以導(dǎo)電但電阻較高，鉛筆在紙上畫出的石墨線可以作為可變電阻，當(dāng)鱷魚夾在石墨線上移動(dòng)時(shí)改變了石墨線的長度，同時(shí)也改變了電阻值。根據(jù)公式當(dāng)電流I一定時(shí)，電壓U和電阻R成正比：I=U/R。電阻變化導(dǎo)致Micro：bit讀取的電壓也會(huì)變化，我們以讀取引腳模擬電壓數(shù)值作為輸出音調(diào)的頻率值，移動(dòng)鱷魚夾就可以改變輸出聲音的音調(diào)（圖2）。

3. 硬件連接

1） 首先我們需要用鉛筆在A4紙上劃線，線段一端要在紙張邊緣，要畫得粗一點(diǎn)濃一點(diǎn)。

2） 用1條鱷魚夾線（黑）將耳機(jī)的地線和GND引腳相連，1條鱷魚夾線（紅）將左聲道和引腳0相連（圖3、圖4）。

3） 用1條鱷魚夾線（黃）將石墨線一端和GND引腳相連。用1條鱷魚夾線（綠）一頭夾在引腳1上，剩下一頭拿在手上沿著石墨線移動(dòng)（圖5）。

4. 程序編寫

1） 首先我們需要建立一個(gè)變量“音調(diào)”用來記錄引腳P1采集到的變化電壓值。

2） 將“音調(diào)”變量設(shè)為：高級(jí)→引腳→模擬讀取引腳P1。

3） 為了發(fā)音變化更明顯，人為提高音調(diào)頻率。將“音調(diào)”數(shù)值乘以4。

4） 測(cè)量引腳在白紙上的讀數(shù)值（我的測(cè)量值為1200），作為斷路時(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)“音調(diào)”高于這個(gè)基礎(chǔ)數(shù)值就認(rèn)為線路不通，不播放聲音。這個(gè)顯示數(shù)字積木只是臨時(shí)使用，測(cè)量到自己的基礎(chǔ)數(shù)值之后就可以刪除這個(gè)積木了（圖6）。

5） 判斷當(dāng)變量音調(diào)小于1200時(shí)播放聲音，否則不播放聲音。

6） 無限循環(huán)，按變量“音調(diào)”赫茲（Hz）頻率播放音調(diào)，值越大音調(diào)越高。保存代碼拷貝進(jìn)Micro：bit板就可以開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了（圖7）。

7） 你可以換用HB、2B、6B的鉛筆畫粗細(xì)不同的石墨線，聽聽聲音有什么不一樣。想一想我們已經(jīng)學(xué)到的物理知識(shí)，考慮電阻值大小與材料、溫度、長度、橫截面之間的關(guān)系，這些與不同材料、長度、粗細(xì)的石墨線之間的關(guān)系是否符合你已經(jīng)掌握的知識(shí)。