转-蜂鸣器产生伪和弦音的原理,电路和代码 C/C++

admin 2月前 282

有位兄弟发帖问如何产生清脆的“丁丁”声音,手贱回了一帖,没想到引来更多兄弟对此的性趣。约下的炮,肯定要打完,在此奉上电路和源码。

其实,这种听起来比较悦耳的声音产生原理也非常简单。就是利用电容的放电产生一个渐弱的尾音,模拟出击打风铃的音色。

电路如下:

BUZ-H负责输出音频频率,BUZ-L负责对C12的充电作控制。

例如,要发出“叮~~~~”的一声,在BUZ-H输出2400Hz的方波,BUZ-L输出72ms的高电平,此段时间内,蜂鸣器将由幅值12V的频率驱动,发出类似击打瞬间的声音,同时对C12充电。72ms后,BUZ-L输出低电平,这个时候,蜂鸣器将由C12来提供驱动电流,并且随著电容放电,声音逐渐减弱,产生类似风铃尾音的效果。1秒后,关闭BUZ-H的输出。

这种发声方式,其实还是单音频发声,只是在单音频的基础上,用电容的充放电模拟了击打和尾音,产生比较丰满悦耳的听感,所以称之为“伪和弦”。

各位有兴趣的话,可以用多个蜂鸣器同时发出不同音调,组成多音的真和弦,一个音调输出占用一个定时器。俺以前10多年前蛋疼,搞过几十个蜂鸣器的(5和弦,蜂鸣器多个并联),并且并增加一个IO用作电容的放电回路来产生短音,听感还是不错的。真有空时回老家翻出来拍个视频给大家看看。

源码如下,带音量控制,带家电常用的音调组合,还附上一个超级玛丽的1UP声音,玩过的朋友肯定会觉得很亲切,哈哈。

源码不是整个工程,我也懒得整理了,生活艰苦,搬砖不易。

用法,在您的工程里面增加两个文件,一个名为Music.c,一个名为Music.h(头文件)。现在源码,使用的是STM32F1xx,主频72M,使用的定时器是TIM2(任意定时器均可,自己修改),使用硬件PWM输出。所以您单片机有N个定时器,则可以最多N-1个真和弦(留一个做主时基),做产品,通常一个伪和弦就够了。Music_Srv()这个函数,没4ms调用一次,您放中断也行,放主循环也行(前提是您主循环没有阻塞的占用)。需要发声的时候,任意地方放一句 Music_Triger=MUSIC_XXX;  即可,不阻塞,也不用等它播完再调用,随传随叫春。

BUZ-L现在接的是PA1,这个任意IO即可,请自行修改。BUZ-H接的是PA0,这个随您用不同的TIM而不同,自己修改,例程用的是TIM2。

//*************************************************************************************************************************************
Music.h源码:
#ifndef __MUSIC_H_
#define __MUSIC_H_
//BUZ-L定义IO
#define BEEPL_1 GPIOA_DSRR=BIT1
#define BEEPL_0 GPIOA_DRR=BIT1
#define BEEPL_XOR {if(BitTst(GPIOA_ODR,BIT1)) BEEPL_0; else BEEPL_1;}
//音乐声定义
#define MUSIC_PWR_UP 1
#define MUSIC_TURN_ON 2
#define MUSIC_TURN_OFF 4
#define MUSIC_DING 3
#define MUSIC_UP 5
#define MUSIC_DOWN 6
#define MUSIC_1UP 7
extern volatile  uint8  Music_Triger;    //触发发声标志
extern uint8  flg_MusicPlaying;         //非0表示正在发声
void Music_Srv(void);     //4ms调用一次
void Music_InitIO(void);    //初始化IO
void Music_Init(void);   //初始化Music模块。
#endif
//*************************************************************************************************************************************
Music.c源码:
#include "music.h"
#define TIM2_ARR (*((volatile uint16 *)(TIM2_BASE + 0x002c)))
#define TIM2_CR1 (*((volatile uint16 *)(TIM2_BASE + 0)))
#define TIM2_CCR1 (*((volatile uint16 *)(TIM2_BASE + 0x0034)))
#define TIM2_CCER (*((volatile uint16 *)(TIM2_BASE + 0x0020)))
#define TIM2_CNT   (*((volatile uint16 *)(TIM2_BASE + 0x0024)))
#define TIM2_CCR2 (*((volatile uint16 *)(TIM2_BASE + 0x0038)))
// 定义常用频率,数字多少就是多少Hz
#define _28 2850   
#define _24 2400
#define _22 2250
#define _21 2100
#define _18 1850
#define _16 1650
// 定义duo,rui,mi,fa,so等等
#define _l1 130
#define _l2 146
#define _l3 164
#define _l4 174
#define _l5 196
#define _l6 220
#define _l7 246
#define _1 261
#define _2 293
#define _3 329
#define _4 349
#define _5 392
#define _6 440
#define _7 494
#define _1d1 523
#define _2d1 587
#define _3d1 659
#define _4d1 698
#define _5d1 784
#define _6d1 880
#define _7d1 987
#define _1d2 1046
#define _2d2 1175
#define _3d2 1318
#define _4d2 1397
#define _5d2 1568
#define _6d2 1760
#define _7d2 1976
#define _1d3 (_1d2*2)
#define _2d3 (_2d2*2)
#define _3d3 (_3d2*2)
#define _4d3 (_4d2*2)
#define _5d3 (_5d2*2)
#define _6d3 (_6d2*2)
#define _7d3 (_7d2*2)
//定义不同的乐曲数组,0 结束
const uint16 Music1_FrqTab[]={  //频率表,对应BUZ-H的输出频率,0 结束
        _18,        _18,        _21,        _21,        _24,        _24,        _28,        _28,        0,
};
const uint8 Music1_TimeTab[]={        //BUZ-L输出时间,偶数高电平,奇数为低电平尾音,x4ms,0 结束
        20,        30,        20,        30,        20,        30,        20,        255,        0,
};
const uint16 Music2_FrqTab[]={
        _21,        _21,        _22,        _22,        _24,        _24,        0
};
const uint8 Music2_TimeTab[] ={                //x4ms
        10,        18,        10,        18,        10,        255,        0,
};
const  uint16 Music3_FrqTab[]={
        _24,        _24,        0,
};
const  uint8 Music3_TimeTab[] ={                //x4ms
        18,        255,        0,
};
const  uint16 Music4_FrqTab[] ={
        _28,        _28,        _24,        _24,        _21,        _21,        0
};
const  uint8 Music4_TimeTab[]={                //x4ms
        10,        18,        10,        18,        10,        255,        0,
};
const  uint16 Music5_FrqTab[] ={
        _16,        _16,        _18,        _18,        _21,        _21,        0
};
const  uint8 Music5_TimeTab[] ={                //x4ms
        6,        16,        6,        16,        6,        255,        0,
};
const  uint16 Music6_FrqTab[] ={
        _21,        _21,        _18,        _18,        _16,        _16,        0
};
const  uint8 Music6_TimeTab[] ={                //x4ms
        6,        16,        6,        16,        6,        255,        0,
};
const uint16 Music7_FrqTab[]={
        1324,1324,1574,1574,2645,2645,        2114,2114,2347,2347,3154,3154,        0,
};
const uint8 Music7_TimeTab[]={                //x4ms
        15,          25,           15,            25,   15,    25,        15,     25        , 15 ,     25  ,  15,  255,        0,
};
uint8 Music_Vol=137;    //音量
volatile uint8  Music_Triger=0;   //触发播放哪一支,例如播放“叮~~~”,则任意地方调用 Music_Triger=MUSIC_DING;
uint8  flg_MusicPlaying=0;   //非零播放中。
//乐曲表指针
uint16 const  *  music_frq_tab;      
uint8 const  *  music_interval_tab;
TIM_TimeBaseInitTypeDef T2_TimeBaseStruct;
TIM_OCInitTypeDef T2_OCInitStruct;
void Music_SetVolumn(uint8 vol){     //设置音量,并且初始化TIM输出
        uint32 lTmp;
        lTmp=T2_TimeBaseStruct.TIM_Period;
        lTmp*=vol;
        lTmp/=255;
        T2_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;            
        T2_OCInitStruct.TIM_Pulse = lTmp;
        T2_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
        T2_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
        TIM_OC1Init(TIM2, &T2_OCInitStruct);
}
/* ---------------------------------------------------------------
  TIM2 Configuration: Output Compare Toggle Mode:
  TIM2CLK = 72 MHz, Prescaler = 0x9, TIM2 counter clock = 7.2 MHz
--------------------------------------------------------------- */
void Music_SetFrq(uint16 frq){    //  设置频率并初始化TIM
        uint32 clk;
        clk=7200000;
        clk/=frq;
        clk--;
        /* Time base configuration */
        T2_TimeBaseStruct.TIM_Period = clk;         
        T2_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 0x9;      
        T2_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0x0;   
        T2_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
        TIM_TimeBaseInit(TIM2, &T2_TimeBaseStruct);
        Music_SetVolumn(Music_Vol);
       
}
void Music_ChangeFrq(uint16 frq){    //改变频率。
        uint32 clk;
        clk=7200000;
        clk/=frq;
        clk--;
        /* Time base configuration */
        TIM2_ARR = clk;     
        clk*=Music_Vol;
        clk/=255;
        TIM2_CCR1=clk;
}
void Music_Frq_Enable(void){
        TIM2_CCER|=BIT0;
}
void Music_Frq_Diable(void){
        TIM2_CCER&=(~BIT0);
}
void Music_Init(void){
        Music_SetFrq(4000);
        TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE); // 这个记得要开
        //启用CCR1寄存器的影子寄存器(直到产生更新事件才更改设置)
        TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);
        Music_Frq_Diable();
        TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
void Music_InitIO(void){
        GPIO_InitTypeDef tmpGPIO;
       
        tmpGPIO.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
        tmpGPIO.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
        tmpGPIO.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;
        GPIO_Init(GPIOA,&tmpGPIO);
        tmpGPIO.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
        tmpGPIO.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
        GPIO_Init(GPIOA,&tmpGPIO);
       
        BEEPL_1;
}
void Music_Select(void){
        switch(Music_Triger){
                default:       
                        flg_MusicPlaying=0;
                        return;
                case MUSIC_PWR_UP:
                        music_frq_tab=Music1_FrqTab;
                        music_interval_tab=Music1_TimeTab;
                        break;
                case MUSIC_TURN_ON:
                        music_frq_tab=Music2_FrqTab;
                        music_interval_tab=Music2_TimeTab;
                        break;
                case MUSIC_DING:
                        music_frq_tab=Music3_FrqTab;
                        music_interval_tab=Music3_TimeTab;
                        break;
                case MUSIC_TURN_OFF:
                        music_frq_tab=Music4_FrqTab;
                        music_interval_tab=Music4_TimeTab;
                        break;
                case MUSIC_UP:
                        music_frq_tab=Music5_FrqTab;
                        music_interval_tab=Music5_TimeTab;
                        break;
                case MUSIC_DOWN:
                        music_frq_tab=Music6_FrqTab;
                        music_interval_tab=Music6_TimeTab;
                        break;
                case MUSIC_1UP:
                        music_frq_tab=Music7_FrqTab;
                        music_interval_tab=Music7_TimeTab;
                        break;
        }
        flg_MusicPlaying=1;
}
void Music_Srv(void){
        static uint8  PlayStep=0;
        static uint8  PlayCt=0;
        uint8 cTmp;
        if(Music_Triger){
                Music_Select();
                Music_Triger=0;
                PlayStep=0;
                PlayCt=0;
               
                Music_ChangeFrq(music_frq_tab[PlayStep]);
                Music_Frq_Enable();
                BEEPL_1;
        }
        if(flg_MusicPlaying){
                cTmp=music_interval_tab[PlayStep];
                PlayCt++;
                if(PlayCt>=cTmp){
                        PlayCt=0;
                        PlayStep++;
                        Music_ChangeFrq(music_frq_tab[PlayStep]);
                        if(music_interval_tab[PlayStep]==0){
                                flg_MusicPlaying=0;       
                        }
                        else{
                                BEEPL_XOR;
                        }
                }
               
        }
        else{
                BEEPL_0;
                Music_Frq_Diable();
        }
}


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