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音乐信号处理与ArduinoMicro
音乐信号处理概述
音乐信号处理是指通过电子手段对音频信号进行分析、生成、转换和控制的过程。在音乐设备中，信号处理可以用来实现音高检测、音量控制、音频合成、效果处理等众多功能。ArduinoMicro由于其小巧的体积和强大的处理能力，非常适合用于各种音乐设备的开发。本节将介绍如何使用ArduinoMicro进行音乐信号处理，包括基本的音频输入输出、信号分析和合成。
音频输入与输出
ArduinoMicro有多个模拟输入引脚，可以用来读取音频信号。同时，它也可以通过数字引脚生成简单的音频信号。为了实现更复杂的音频处理，通常需要使用外部音频模块，如ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）。
模拟输入读取音频信号
ArduinoMicro的模拟输入引脚可以用来读取音频信号。这些引脚将模拟信号转换为0-1023之间的数字值，其中0对应0V，1023对应5V。
//读取模拟输入引脚的音频信号
constintaudioPin=A0;//音频信号输入引脚
voidsetup(){
Serial.begin(9600);//初始化串口通信
}
voidloop(){
intaudioValue=analogRead(audioPin);//读取音频信号
Serial.println(audioValue);//将读取的值通过串口打印出来
delay(10);//延迟10毫秒
}
数字输出生成音频信号
ArduinoMicro可以通过PWM（脉宽调制）引脚生成音频信号。PWM信号通过改变脉冲宽度来模拟不同的电压值，从而生成不同频率的音频信号。
constintspeakerPin=9;//扬声器连接的PWM引脚
constintfrequency=440;//生成的音频频率，例如440Hz(A4音符)
voidsetup(){
pinMode(speakerPin,OUTPUT);//设置扬声器引脚为输出
}
voidloop(){
tone(speakerPin,frequency,1000);//生成440Hz的音频信号，持续1000毫秒
delay(1000);//延迟1000毫秒
noTone(speakerPin);//停止生成音频信号
delay(1000);//延迟1000毫秒
}
外部音频模块
为了实现更复杂的音频处理，通常需要使用外部音频模块。常见的模块包括ADC和DAC。ADC可以将模拟音频信号转换为数字信号，而DAC可以将数字信号转换为模拟音频信号。
使用ADC模块读取音频信号
假设我们使用一个外部ADC模块（例如MCP3008），可以读取更高的分辨率和更快的采样率。
#includeSPI.h//引入SPI库
constintcsPin=10;//ADC模块的片选引脚
intreadMCP3008(intchannel){
intcommand=0|channel4;//构建命令字
digitalWrite(csPin,LOW);//选中ADC模块
SPI.transfer(command);//发送命令
intlowByte=SPI.transfer(0x00);//读取低字节
inthighByte=SPI.transfer(0x00);//读取高字节
digitalWrite(csPin,HIGH);//取消选中ADC模块
intvalue=(highByte8)|lowByte;//合并高低字节
returnvalue1;//10位分辨率
}
voidsetup(){
Serial.begin(9600);//初始化串口通信
SPI.begin();//初始化SPI通信
pinMode(csPin,OUTPUT);//设置片选引脚为输出
digitalWrite(csPin,HIGH);//默认不选中ADC模块
}
voidloop(){
intaudioValue=readMCP3008(0);//读取通道0的音频信号
Serial.pri