電磁式蜂鳴器驅動原理:
蜂鳴器發聲原理是電流通過電磁線圈,使電磁圈產生磁場來驅動振動膜發聲的。因此需要一定的電流才能驅動它,而單片機I/O引腳輸出的電壓較小。單片機輸出的TTLK電平基本驅動不了蜂鳴器,因需要增加一個放大電路。這里用三極管作為放大電路。下面是原理圖:
我這里的J8端是跟芯片的P1^5端口相連,當P1^5輸出高電平時,三極管截止,蜂鳴器不發聲,反之,輸出低電平時,蜂鳴器發聲。
而要驅動蜂鳴器能像唱歌一樣的發聲,其實只要使蜂鳴器發出頻率和持續時間不同的聲音即可。周期等于頻率的倒數,所以可以通過頻率知道這段的時間,所以可以通過調用延時函數或者定時器實現,同樣的發聲的持續時間也可以通過延時函數實現,所以讓蜂鳴器唱歌最關鍵的就是知道要延長多少時間!
用單片機來演奏音樂,,只要搞清楚兩個概念就好了,分別是“音調”和“節拍”。
音調表示一個音符該唱的頻率。
節拍表示一個音符該唱多少時間。
這里有兩種方法來實現該功能:
(1)查表法
這個方法復雜的地方在于你要找出每個音符相對應的頻率(根據音符;頻率對照表找),然后根據公式轉換為相應的時間(取半周期),然后通過延時函數實現。最后編程實現。
整個流程是這樣的:
首先根據生日快樂歌的樂譜將各個音調轉換為相應的頻率。
比如:左邊是生日快樂歌樂譜,右邊是音符頻率轉換表
??????
這里先來了解一下樂譜的一點知識,左邊樂譜數字下面有點說明是低音,沒點說明就是普通的,數字上面有點就是高音,而5的低音就是4.5,高音是5.5,其他音符也是相應的道理。
樂譜的左上方有寫“1=F”,而一般的樂譜都是C調,就是“1=C”,注意,樂譜里面的1234567(哆啦咪發索拉西多)相對應的不是ABCDEFG而是CDEFGAB!所以這里規定是F調的話,
那么就說明2就要唱G,3要唱A,……7要唱E,所以這里的低音5對應的應該是低音的1.5!!!!就是所謂的要相應的左移或者右移。如果還是不明白的話,看下面:
1原本對應的應該是C,4原本應該對應的是F,對吧?
然后現在1對應的變成F了,就相當于對應了4,對吧?
那么1.5對應的是什么?
4.5咯!
那2對應的是什么?
5唄!
那么好了咯,低音5是4.5,是不是就是等于1.5?所以半周期就是1803μs。
至于為什么是根據半周期算,那是因為單片機是通過循環對蜂鳴器接的端口置位,復位來使發聲的,所以就是半周期。因為我用的是無源的蜂鳴器,有源的蜂鳴器就是全周期了。
然后就是按照上述道理,一個個轉換,并用延時函數實現,因為每個音符的轉換頻率都不一樣,要么使用多個延時函數一個個實現準確的音調頻率,但是這樣太煩,而且單片機本身就不是專門
弄來唱歌的。我們不應該為難他們,所以自己將就一下就算了。所以延時函數為了適應每個音調都有差不多的頻率,這個就靠自己計算了,而且不同的歌那個值還不一樣,所以這就是這個問題
的難點。
接下來的就是那個唱多久的問題,一般的歌曲默認的一個節拍是400ms-500ms。
同樣的看樂譜左上方,它有寫“3/4”,意思是以四分音符為節拍,每一個小結有三拍。
而在每個數字下面有一條橫線,那時間就是那個節拍的時間乘上0.5,有兩條就乘上0.25,三條就乘以0.125。。。音樂的基本知識就別為難我了,我是個音樂白癡。。所以我就這么理解了。。
哈哈哈哈哈~
而至于節拍轉換為頻率,也是有相應的表的,見下:
同樣的也是通過延時函數來實現,當然也是會有誤差的。
編程思想的話挺簡單的,就是先將音符頻率和所要唱的時間轉換好,放到兩個數組里面。然后在主程序里面,通過延時達到相應頻率,唱完一遍,停一會,接著唱就好了。
(2)用工具轉碼并用計時器實現
這個代碼明顯的來自網絡。哈哈。原諒我,這個我就不說明了。哎,還是再說一下步驟吧。。(具體我也不是很懂,不同這個真的很通用,所以還是放到筆記上了。。)
一開始就用MUSICENCODE這個將樂譜轉換為相應的代碼,然后根據音調和音區生成一個新的頻率表。所謂的音區就是降調,平調,升調,這個可以根據轉換的代碼相應位得知。
再計算歌曲的長度,用while就好,用來設置一首歌唱完之后再來一遍還是執行其他動作。
再取出數組數據的奇數位,那個就是表示音長的。然后根據這個計算一個音調唱多久,并將初值賦給定時器。關于定時器的使用,之后會放出。
一個音調唱多久最好的方法就是設置一個基本時長,因為這個例子中,一個四分節拍大概是400ms-500ms,然后有的是1/4拍(100ms),有的2/4拍(200ms),所以就設置一個
50ms的定時器,調用的時候設置一下參數就好了。這樣做的好處就是方便。
接著調用函數讓它唱歌就好
比較一下這兩個方法的優缺點,第一種方法轉碼太復雜,不過聲音很好,分辨率高。第二種方法通用!不同的歌,你只要用工具轉一下碼,然后重新用個數組保存這些值,然后再通過
Play(樂曲名,調號,升降八度,演奏速度)這個函數調用就好了,不過用這種方法實現的效果音質不是很理想。其實最主要的是這種方法對音樂知識不理解也沒關系,而第一種方法還是
需要一定的知識來獲得正確的音調頻率和音長。
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原文標題:單片機:蜂鳴器音樂播放實驗
文章出處:【微信號:mcu168,微信公眾號:硬件攻城獅】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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