前言

本片我們使用PWM輸出不同頻率占空比的信號來驅動喇叭，實現MIDI音樂播放器的Demo。

PWM驅動喇叭原理

PWM驅動喇叭有兩種方法

一種是PWM-ADC方法，即控制PWM占空比實現不同電壓等級的輸出，來模擬DAC的輸出；

一種是控制PWM頻率，直接播放數字MIDI音樂即不同頻率代表不同的音調。

我們這里采用第二種方式來實現音樂播放。

以國際標準音A-la-440HZ為準：

do的頻率為261.6HZ，

re的頻率為293.6HZ，

mi的頻率為329.6HZ，

fa的頻率為349.2HZ，

sol的頻率為392HZ，

la的頻率為440HZ，

si的頻率為493.8HZ。

我們升一個八度則

Do頻率為261.6x2=523.2Hz,其他的類推。

控制PWM頻率就可以輸出上述音調，控制PWM占空比則可對應聲音的大小，播放時間長度則可對應音節時長。

以兩只老虎為例

播放音樂需要三個參數

頻率:beepfrep對應音調

聲音大小: beepduty 占空比

播放時間: beeptime 對應節拍

簡譜中可以看到

2/4拍子 4分音符一拍 每小節2拍

一分鐘76拍。

于是可以定義音調和上述參數如下

DO = 523

RE = 587

MI = 659

FA = 698

_SO = 392

SO = 784

LA = 880

SI = 987

NO = 523

DUTY0 = 0

METERS = 76 #拍數76 1分鐘76拍 每拍60/76秒

#2/4  4分音符一拍 每小節2拍

NOTE_4 = (60/METERS) #先定一拍對應的音符 4分音符

NOTE_8 = (NOTE_4/2) # 8分音符 一個下劃線

NOTE_16 = (NOTE_8/2) # 16分音符 二個下劃線

beepfrep = [DO,RE,MI,DO,

DO,RE,MI,DO,

MI,FA,SO,NO,

MI,FA,SO,NO,

SO,LA,SO,FA,MI,DO,

SO,LA,SO,FA,MI,DO,

DO,_SO,DO,NO,

DO,_SO,DO,NO]

beepduty = [400,400,400,400,

400,400,400,400,

400,400,400,DUTY0,

400,400,400,DUTY0,

400,400,400,400,400,400,

400,400,400,400,400,400,

400,400,400,DUTY0,

400,400,400,DUTY0,

]

beeptime = [NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,

NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,

NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,

NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,

NOTE_16,NOTE_16,NOTE_16,NOTE_16,NOTE_8,NOTE_8,

NOTE_16,NOTE_16,NOTE_16,NOTE_16,NOTE_8,NOTE_8,

NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,NOTE_16,

NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,NOTE_16,

]

代碼

完整代碼如下

import time
from machine import Pin, PWM
pwm = PWM(Pin(21))

DO = 523
RE = 587
MI = 659
FA = 698
_SO = 392
SO = 784
LA = 880
SI = 987
NO = 523
DUTY0 = 0
METERS = 76 #拍數76 1分鐘76拍 每拍60/76秒
#2/4  4分音符一拍 每小節2拍
NOTE_4 = (60/METERS) #先定一拍對應的音符 4分音符
NOTE_8 = (NOTE_4/2) # 8分音符 一個下劃線
NOTE_16 = (NOTE_8/2) # 16分音符 二個下劃線

beepfrep = [DO,RE,MI,DO,
DO,RE,MI,DO,
MI,FA,SO,NO,
MI,FA,SO,NO,
SO,LA,SO,FA,MI,DO,
SO,LA,SO,FA,MI,DO,
DO,_SO,DO,NO,
DO,_SO,DO,NO]

beepduty = [400,400,400,400,
400,400,400,400,
400,400,400,DUTY0,
400,400,400,DUTY0,
400,400,400,400,400,400,
400,400,400,400,400,400,
400,400,400,DUTY0,
400,400,400,DUTY0,
]

beeptime = [NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,
NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,
NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,
NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,
NOTE_16,NOTE_16,NOTE_16,NOTE_16,NOTE_8,NOTE_8,
NOTE_16,NOTE_16,NOTE_16,NOTE_16,NOTE_8,NOTE_8,
NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,NOTE_16,
NOTE_8,NOTE_8,NOTE_8,NOTE_16,
]

while(1):
    for i in range(len(beepfrep)):
        pwm.freq(beepfrep[i])
        pwm.duty_u16(beepduty[i])
        time.sleep(beeptime[i])

測試

接上喇叭，這里使用了功放

PWM使用P21

運行程序

可以聽到演奏的效果，詳細見視頻。