蜂鸣器

蜂鸣器分为有（震动）源的和无源的，有源的无法控制频率，所以用无源的才能播放音乐。无源蜂鸣器需要自己控制输入变化的信号才能发声，最简单的就是输入方波信号了，通过单片机控制方波的频率就能发出不同音调的声音

这是发出50%占空比方波的代码：

int i;

while (1) {

for (i = 0; i < 10; ++i); // 改变循环次数可以改变方波频率

P1_0 = 1;

for (i = 0; i < 10; ++i);

P1_0 = 0;

}

乐谱转成循环次数

首先要有蜂鸣器乐谱，就是用频率和持续时间表示一个音符的乐谱，至于如何获取蜂鸣器乐谱可以看我上一篇文章。由于单片机的运行速度很慢，如果在单片机里计算循环次数会浪费很多时间，导致输出的音乐断断续续的，所以我尽量在电脑上完成计算，单片机直接读取循环次数就行了

已知单片机使用的晶振频率（我用的11059200Hz），机器主频是晶振频率的12分频，所以一个机器周期是 1/(晶振频率/12) 1 / (晶振频率 / 12)1/(晶振频率/12) 秒。还要知道for循环一次需要多少个机器周期，我是在keil仿真调试时开启定时器测出来的，是38个周期。一次循环时间就是 机器周期∗1000∗每次循环机器周期数 机器周期 * 1000 * 每次循环机器周期数机器周期∗1000∗每次循环机器周期数 毫秒，然后可以算出发出相应频率的方波需要几次循环

下面是把蜂鸣器乐谱转成循环次数的Python脚本：

import json

# 晶振频率(Hz)

CRYSTAL_FREQUENCY = 11059200

# 计数周期（机器周期）(s)

COUNT_PERIOD = 1 / (CRYSTAL_FREQUENCY / 12)

# 一次循环几个机器周期，通过定时器实验得到

COUNT_PER_LOOP = 38

# 一次循环时间(ms)

MS_PER_LOOP = COUNT_PERIOD * 1000 * COUNT_PER_LOOP

def tone_to_loop_count(notes, output_path):

res = []

for frequency, duration in notes:

if frequency == 0:

# 延时

loop_count = 65535

period_count = round(duration / MS_PER_LOOP)

else:

period = 1000 / frequency

loop_count = round(period / 2 / MS_PER_LOOP)

period_count = round(duration / period)

# 最低频率0.185，loop_count = 65534

assert 0 <= loop_count <= 65535, f'frequency = {frequency}, loop_count = {loop_count}，不在unsigned int范围内'

# 把一个时间过长的音符拆成多个音符

while period_count > 65535:

res.append((loop_count, 65535))

period_count -= 65535

res.append((loop_count, period_count))

with open(output_path + '.h', 'w') as f:

f.write(f"""#define DELAY_COUNT 65535

#define NOTES_LEN {len(res)}

extern const unsigned int code notes[][2];

""")

with open(output_path + '.c', 'w') as f:

f.write('const unsigned int code notes[][2] = {n')

for i in range(0, len(res), 6):

f.write('t')

for loop_count, period_count in res[i: i + 6]:

f.write(f'{{{loop_count}, {period_count}}}, ')

f.write('n')

f.write('};n')

def main():

with open('beep.json') as f:

notes = json.load(f)

tone_to_loop_count(notes, '../beep/music_data')

if __name__ == '__main__':

main()

单片机代码

单片机代码就很简单了，读取循环次数然后循环发出方波

#include

#include "music_data.h"

// 引脚定义

#define beepOut P1_0

int main() {

beepOut = 0;

while (1) {

unsigned int i, j, k;

for (i = 0; i < NOTES_LEN; ++i) {

if (notes[i][0] == DELAY_COUNT) // 延时

for (j = 0; j < notes[i][1]; ++j);

else {

for (j = 0; j < notes[i][1]; ++j) {

for (k = 0; k < notes[i][0]; ++k);

beepOut = 1;

for (k = 0; k < notes[i][0]; ++k);

beepOut = 0;

}

}

}

}

return 0;

}

仿真电路图

其实就是单片机最小系统把P1.0口接到蜂鸣器。顺带一提Proteus中buzzer是有源蜂鸣器，sounder是发声器，只接受数字信号，speaker是扬声器，接受模拟信号，这里用的是sounder。实际中可能单片机最大电流不够驱动蜂鸣器，这时要加个三极管来驱动