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STM32无源蜂鸣器播放音乐

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tpgf|  楼主 | 2024-5-27 09:20 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
前言
本实验使用的是低电平触发的无源蜂鸣器

无源蜂鸣器是指没有振荡源的蜂鸣器,因此必须使用一定频率的方波才能驱动它发声,所以无源蜂鸣器播放音乐的本质就是使用定时器的PWM,随着节奏拍调节延时、根据音符调节驱动信号的频率,这样就能播放音乐了。



STM32无源蜂鸣器播放孤勇者


一、找一篇音乐的简谱
找一篇稍微简单点的音乐的简谱,我这里找的是孤勇者。



二、确定音调
① 确定音调,区分高中低音很简单,就看数字上方下方有没有点。



② 确定音调对应的频率,如下图所示。



③ 定义一个常量浮点型数组,把各音名对应的频率放入。


const float pitch_name_frequency[21] = {
        //低音
        //1                2                3                4                5                6                7
        261.63,        293.67,        329.63,        349.23,        391.99,        440,        493.88,//0-6
        //中音
        //1                2                3                4                5                6                7
        532.25,        587.33,        659.25,        698.46,        783.99,        880,        987.76,//7-13
        //高音
        //1                2                3                4                5                6                7
        1046.50,1174.66,1318.51,1396.92,1567.98,1760,        1975.52//14-20
};


④ 开始抄吧,定义一个常量无符号8位类型数组,把乐谱音名对应频率数组序号放入,抄的过程一定仔细,一不小心就可能抄错。



0代表休止符,不发声,这里用21表示,方便后续判断处理,抄完结果如下,每一行都与简谱对应。

const uint8_t gu_yong_zhe[] = {
        9,21,21,7,8,7,9,21,7,8,7,8,9,5,7,5,7,5,7,8,7,
        6,21,21,9,21,21,7,8,7,9,21,7,8,7,8,9,5,7,5,7,5,7,9,8,6,21,21,
        5,7,12,12,12,12,11,12,12,11,12,11,12,11,9,9,9,21,21,5,7,12,12,12,11,12,11,13,13,13,12,13,   
        13,12,9,9,21,9,11,9,8,9,8,9,8,9,11,9,11,9,8,9,8,9,8,21,7,8,
        9,5,7,9,8,9,8,7,7,5,21,21,12,13,14,15,13,14,14,14,13,14,15,13,14,14,14,15,
        16,15,16,15,16,16,15,16,18,16,12,13,14,15,13,14,14,14,13,14,15,13,14,14,14,15,
        16,15,16,15,16,16,15,16,18,16,18,16,18,16,18,16,18,19,16,18,18,16,18,16,18,16,18,19,16,18,18,18,
        16,15,15,15,14,16,16,15,15,15,14,14,12,21,21,18,18,16,15,15,15,14,16,16,15,15,15,14,14,12,21,21,
        21,21,21,21,21,21,21,21,21,21,21,21,12,11,12,11,12,11,12,11,12,12,11,12,11,12,11,
        9,9,9,21,21,12,11,12,11,12,11,12,11,13,13,13,12,13,12,9,9,9,21,21,9,11,9,
        8,9,8,9,8,9,11,9,11,9,8,9,8,9,8,21,7,8,9,12,14,16,15,16,15,14,14,12,21,12,13,
        12,5,7,9,13,13,13,13,12,12,12,21,5,7,9,13,13,13,13,12,12,12,21,12,13,12,21,21
};


三、确定节拍
确定音乐的节拍,也就是PWM持续的时间,即延时时间。



我们看表格的第一列,音符右方、下方的短横线和右方的圆点共同表示音符的时长。
以音符5为例,设音符 5 (即1拍)延时时间tdelay=4x。
右方增加1条横线表示延时时间增加1倍,5 - 的延时时间tdelay=8x,加2条横线表示增加2倍,5 - -的延时时间tdelay=12x。
右方增加1个圆点表示延时时间增加一个半拍,5 · 的延时时间tdelay=6x。
下方增加1条横线表示延时时间减少一半,tdelay=2x,下方增加2条横线表示延时时间减少为1/4,tdelay=x。

因为孤勇者中最小的是1/4拍,因此取1/4拍为单位时间,定义一个常量无符号8位类型数组,将简谱上音名对应节拍抄入,又是一个漫长的过程。



结果如下。

const uint8_t beat[] = {
        8,4,1,1,1,1,8,3,1,1,1,1,1,3,1,3,1,3,1,2,2,
        8,4,4,8,4,1,1,1,1,8,3,1,1,1,1,1,3,1,3,1,3,1,2,2,8,4,4,
        1,1,2,1,1,1,1,2,1,1,1,1,1,1,1,3,4,4,2,1,1,3,1,1,1,1,1,3,1,1,1,2,
        1,2,1,8,1,1,1,1,3,1,3,1,3,1,1,1,1,1,3,1,3,1,4,2,1,1,
        2,2,2,2,3,1,1,1,2,8,4,2,1,1,1,1,1,1,2,1,1,1,1,1,1,2,1,1,
        1,1,1,1,2,1,1,2,2,2,1,1,1,1,1,1,2,1,1,1,1,1,1,2,1,1,
        1,1,1,1,2,1,1,2,2,2,2,3,1,3,1,1,1,1,1,2,2,3,1,3,1,1,1,1,1,2,1,1,
        1,1,2,2,1,1,1,1,2,2,1,1,8,4,2,1,1,1,1,2,2,1,1,1,1,2,2,1,1,8,4,4,
        4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,2,1,1,3,1,1,1,1,1,2,1,1,1,1,1,1,
        1,3,4,4,2,1,1,3,1,1,1,1,1,3,1,1,1,1,1,1,3,4,4,1,1,1,1,
        3,1,3,1,3,1,1,1,1,1,3,1,3,1,4,2,1,1,2,2,2,2,3,1,1,1,2,12,2,1,1,
        2,2,2,2,4,2,1,1,1,3,12,2,2,2,2,4,2,1,1,1,3,8,2,1,1,8,4,4
};


四、使用STM32CubeMX生成初始化代码
点击Clock Configuration配置时钟树,F407ZGT6最大时钟为168MHz。



点击Pinout & Configuration配置RCC。



配置SYS。



配置TIM时钟源为内部时钟,通道1为PWM生成。



配置参数,PSC设置为0不分频,ARR、Pulse都可以设置为0,因为后面程序中会修改的,注意Mode设置为PWM Mode 1,CH Polarity(通道有效极性)设置为0,因为我使用的是低电平触发的无源蜂鸣器。



将TIM2通道1的GPIO引脚速度改为高。



点击Project,配置工程名、位置、IDE及IDE版本。



勾选这两项,将所有库文件复制到工程文件夹、每个初始化外设生成一个.c和.h文件,下面这项必勾。



生成代码,打开工程。

五、代码分析
ARR寄存器的值控制着PWM的周期、频率,因为F407 TIM2时钟已经配置为不分频,所以fcnt=84M,Tcnt=1/84 * 10-6s,Tpwm = ARR * Tcnt ,所以fcnt = ARR * fpwm,ARR = fcnt / fpwm, fcnt=84M,fpwm音调对应频率pitch_name_frequency[gu_yong_zhe]。开始生成PWM,根据节拍延时一段时间,关闭PWM。注意关闭PWM后清零CNT计数器,不然会发生错误。代码:__HAL_TIM_SetCounter(&htim2, 0);

void play_music(void)
{
        uint32_t i, delay_time, tune;
        for(i=0;i<(sizeof(gu_yong_zhe)/sizeof(gu_yong_zhe[0]));i++)
        {
                delay_time = beat * 250; //250ms 1/4拍, 1s 1拍
                if(gu_yong_zhe != 21) // 不是休止符
                {
                        tune = (uint32_t)84*1000*1000/pitch_name_frequency[gu_yong_zhe];
//                        __HAL_TIM_SetAutoreload(&htim2, tune); // 和下一句作用一样
                        TIM2->ARR = tune; // 改变频率
//                        __HAL_TIM_SetCompare(&htim2, TIM_CHANNEL_1, tune/2); // 和下一句作用一样
                        TIM2->CCR1 = tune/2; // 占空比为50%
                        HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
                        HAL_Delay(delay_time); // 根据节拍延时
                        HAL_TIM_PWM_Stop(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
                        __HAL_TIM_SetCounter(&htim2, 0); // CNT寄存器值清0,不然会发生错误
                }
                else // 是休止符
                {
                        HAL_TIM_PWM_Stop(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
                        HAL_Delay(delay_time);
                }
        }
}


————————————————

                            版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。

原文链接:https://blog.csdn.net/qq_44800056/article/details/139129319

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