使用有源蜂鳴器，只能發(fā)出固定的”滴滴“聲，當(dāng)然不能滿足于此呀。使用無(wú)源蜂鳴器，只要輸出不同頻率的PWM波，即可發(fā)出不同的音符。不同的音符組合起來(lái)就是一個(gè)曲子了。

1 樂譜簡(jiǎn)析

1．1 音階

音階是音樂必不可少的要素，主要由聲音的頻率決定。通過給蜂鳴器不同頻率的音頻脈沖，可以產(chǎn)生不同的音階，而要產(chǎn)生某頻率的音頻脈沖，最簡(jiǎn)單的辦法是算出該音頻的周期，然后將此周期除以2即為半周期的時(shí)間。通過程序控制單片機(jī)某引腳半周期為“高”、半周期為“低”，不斷交替變換，即可產(chǎn)生該頻率的矩形波，接到蜂鳴器上就可發(fā)出該頻率的聲音。若想改變音階，只需要改變半周期時(shí)間即可。下表為各音調(diào)音符頻率對(duì)照表，據(jù)此可產(chǎn)生不同音階的音符。“#”表示半音，用于上升或下降半個(gè)音，乘以2就提升該聲音一個(gè)8度音階，減半則降一個(gè)8度。

1．2 節(jié)拍

若要構(gòu)成音樂，光有音階是不夠的，還需要節(jié)拍，也就是音符持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，一般用拍數(shù)表示。至于1拍是多少秒，沒有嚴(yán)格的規(guī)定，只要節(jié)拍適宜，聲音悅耳即可。假如某首歌曲的節(jié)奏是每分鐘120拍，那么1拍為0．5 s，1／4拍為0．125 s，以此類推可得到其他節(jié)拍對(duì)應(yīng)的時(shí)長(zhǎng)。這樣，利用不同的頻率，加上與拍數(shù)對(duì)應(yīng)的延時(shí)，就構(gòu)成了樂曲。

2 STM32中的定時(shí)器

音階的產(chǎn)生與聲音頻率有關(guān)，為了實(shí)現(xiàn)不同音階，必須能為蜂鳴器提供不同頻率的脈沖。為此，選擇STM32芯片，利用其自帶的定時(shí)器，通過PWM產(chǎn)生脈沖信號(hào)。STM32中一共有11個(gè)定時(shí)器，包含2個(gè)高級(jí)控制定時(shí)器、4個(gè)普通定時(shí)器、2個(gè)基本定時(shí)器，以及2個(gè)看門狗定時(shí)器和1個(gè)系統(tǒng)滴答定時(shí)器SysTiek。其中，TIM1和TIM8是高級(jí)定時(shí)器，時(shí)鐘由APB2的輸出產(chǎn)生。TIM2～TIM5是普通定時(shí)器，TIM6和TIM7是基本定時(shí)器，這6個(gè)定時(shí)器的時(shí)鐘由APB1的輸出產(chǎn)生。

2．1 定時(shí)時(shí)長(zhǎng)的計(jì)算

定時(shí)器的一個(gè)主要功能就是到指定時(shí)間就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)溢出事件，這個(gè)時(shí)間的設(shè)置與定時(shí)器時(shí)鐘有關(guān)，在定時(shí)器時(shí)鐘基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)分頻，設(shè)置計(jì)數(shù)溢出大小即可。

2．1．1 系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置

要保證定時(shí)的準(zhǔn)確性，必須先確保系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)置是我們所預(yù)期的。定時(shí)器時(shí)鐘分配可查看數(shù)據(jù)手冊(cè)。通過編程使SYSCLK為72 MHz，APB1預(yù)分頻后得到PCLK1為36 MHz，再經(jīng)TIM2～TIM7倍頻器得到TIM2～TIM7時(shí)鐘72 MHz。時(shí)鐘源多采用HSE（外部時(shí)鐘源），對(duì)于STM32F103，其外部時(shí)鐘為8 MHz，而STM32F107外部時(shí)鐘為25 MHz，因此，在使用HSE做時(shí)鐘源時(shí)，這兩種器件產(chǎn)生SYSCLK的分頻和倍頻方式不同，需要使用者引起注意。

2．1．2 定時(shí)器相關(guān)參數(shù)設(shè)置

定時(shí)器的參數(shù)由結(jié)構(gòu)體TimeBaselnitTypeDef定義，主要包括預(yù)分頻系數(shù)、時(shí)鐘分割、計(jì)數(shù)器模式、計(jì)數(shù)溢出大小等。例如，要由TIM3（定時(shí)器3）產(chǎn)生一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為1 s的定時(shí)，首先，應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)置，得到TIM3CLK=72MHz，然后進(jìn)行定時(shí)器設(shè)置。其中，預(yù)分頻系數(shù)為35 999，此時(shí)，TIM3時(shí)鐘為72 MHz／36 000=2 kHz，無(wú)時(shí)鐘分割。設(shè)置計(jì)數(shù)溢出大小為1 999，即每計(jì)2 000個(gè)數(shù)就產(chǎn)生一個(gè)更新事件，輸出頻率為2 kHz／2 000=1 Hz。

2．2 STM32的PWM輸出

脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，簡(jiǎn)而言之，就是實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)脈沖寬度的控制，一般用來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)等。STM32的定時(shí)器除了TIM6和TIM7之外，其他的定時(shí)器都可以用來(lái)產(chǎn)生PWM輸出，其中，高級(jí)定時(shí)器TIM1和TIM8能夠產(chǎn)生3對(duì)PWM互補(bǔ)輸出，而TIM2～TIM5也能同時(shí)產(chǎn)生4路的PWM輸出。

2．2．1 PWM輸出引腳

STM32給不同的定時(shí)器分配了不同的輸出引腳，考慮到引腳復(fù)用功能，STM32還提出了一個(gè)“重映像”的概念，就是通過設(shè)置某一些相關(guān)的寄存器，使得在其他非原始指定的引腳上也能輸出PWM波形，但是這種重映像不是隨意的，使用方法可參照參考文獻(xiàn)。例如，TIM3的通道2，在沒有重映像的時(shí)候，指定的引腳是PA7。如果設(shè)置部分重映像之后，輸出就被映像到PB5上了；如果設(shè)置完全重映像的話，輸出就被映像到PC7上。

2．2．2 占空比的計(jì)算

占空比（Duty Ratio）有如下含義：在一串理想的脈沖周期序列（如方波）中，正脈沖的持續(xù)時(shí)間與脈沖總周期的比值。

當(dāng)TIM_Period為1 999時(shí)，若想得到占空比50％，則TIM_Pulse應(yīng)設(shè)置為（1999+1）／2=1000。

3．2 程序設(shè)計(jì)

改變PWM的音調(diào)，可以輸出Do re mi fa so la si do這樣的7個(gè)音符，還可以輸出不同音調(diào)的Do re mi fa so la si do。

在實(shí)例程序里面，我定義了低中高三個(gè)音階。音符的頻率則是mbed提供的。已經(jīng)宏定義好了。

只要改變PWM的輸出周期，即可發(fā)出不同的音調(diào)（頻率是周期的倒數(shù)）。

為了方便起見，寫了一個(gè)音階類（Pitch），虛基類。里面有一個(gè)perform函數(shù)，參數(shù)是音符和持續(xù)時(shí)間。例如要發(fā)出Do這個(gè)聲音，持續(xù)0.5s，只要perform（1，0.5）就好。

還有一個(gè)Stop函數(shù)，停止響聲0.5s則stop（0.5），無(wú)參數(shù)則直接停止。后面的Low、Mid、High類則是派生類，實(shí)現(xiàn)了Pitch的虛函數(shù)。

程序里面包括：

1、發(fā)出低中高三個(gè)聲調(diào)的Do re mi fa so la si do音。

2、中音版的小星星。

3、低音版的小星星。

#include “mbed.h”

#define NOTE_B031

#define NOTE_C133

#define NOTE_CS1 35

#define NOTE_D137

#define NOTE_DS1 39

#define NOTE_E141

#define NOTE_F144

#define NOTE_FS1 46

#define NOTE_G149

#define NOTE_GS1 52

#define NOTE_A155

#define NOTE_AS1 58

#define NOTE_B162

#define NOTE_C265

#define NOTE_CS2 69

#define NOTE_D273

#define NOTE_DS2 78

#define NOTE_E282

#define NOTE_F287

#define NOTE_FS2 93

#define NOTE_G298

#define NOTE_GS2 104

#define NOTE_A2110

#define NOTE_AS2 117

#define NOTE_B2123

#define NOTE_C3131

#define NOTE_CS3 139

#define NOTE_D3147

#define NOTE_DS3 156

#define NOTE_E3165

#define NOTE_F3175

#define NOTE_FS3 185

#define NOTE_G3196

#define NOTE_GS3 208

#define NOTE_A3220

#define NOTE_AS3 233

#define NOTE_B3247

#define NOTE_C4262

#define NOTE_CS4 277

#define NOTE_D4294

#define NOTE_DS4 311

#define NOTE_E4330

#define NOTE_F4349

#define NOTE_FS4 370

#define NOTE_G4392

#define NOTE_GS4 415

#define NOTE_A4440

#define NOTE_AS4 466

#define NOTE_B4494

#define NOTE_C5523

#define NOTE_CS5 554

#define NOTE_D5587

#define NOTE_DS5 622

#define NOTE_E5659

#define NOTE_F5698

#define NOTE_FS5 740

#define NOTE_G5784

#define NOTE_GS5 831

#define NOTE_A5880

#define NOTE_AS5 932

#define NOTE_B5988

#define NOTE_C61047

#define NOTE_CS6 1109

#define NOTE_D61175

#define NOTE_DS6 1245

#define NOTE_E61319

#define NOTE_F61397

#define NOTE_FS6 1480

#define NOTE_G61568

#define NOTE_GS6 1661

#define NOTE_A61760

#define NOTE_AS6 1865

#define NOTE_B61976

#define NOTE_C72093

#define NOTE_CS7 2217

#define NOTE_D72349

#define NOTE_DS7 2489

#define NOTE_E72637

#define NOTE_F72794

#define NOTE_FS7 2960

#define NOTE_G73136

#define NOTE_GS7 3322

#define NOTE_A73520

#define NOTE_AS7 3729

#define NOTE_B73951

#define NOTE_C84186

#define NOTE_CS8 4435

#define NOTE_D84699

#define NOTE_DS8 4978

//7個(gè)音符組成了美妙的音樂

//低Do re mi fa so la si do

int melody［］ = {NOTE_C4， NOTE_D4，NOTE_E4， NOTE_F4， NOTE_G4，NOTE_A4，NOTE_B4，NOTE_C5};

//中Do re mi fa so la si do

int melody2［］ = {NOTE_C5， NOTE_D5，NOTE_E5， NOTE_F5， NOTE_G5，NOTE_A5，NOTE_B5，NOTE_C6};

//高

int melody3［］ = {NOTE_C6， NOTE_D6，NOTE_E6， NOTE_F6， NOTE_G6，NOTE_A6，NOTE_B6，NOTE_C7};

//PWM輸出口

PwmOut m（PB_13）;

//音調(diào)類

class Pitch{

public：

virtual void perfrom（int，double）=0;

void stop（double time = 0）{

if（time==0）

m = 1;

else{

m = 1;

wait（time）;

}//end else

}//end stop

};

class Low:public Pitch{

public：

void perfrom（int index，double time）{

m.period_us（1000000/melody［index-1］）;

m.write（0.5）;

wait（time）;

}

}
來(lái)源；21ic