基于STM32的PWM音乐播放器应用设计-马志强

1、精选优质文档-倾情为你奉上基于的 音乐播放器应用设计马志强，王建刚，孙少林，胡明（总参谋部通信训练基地 ，宣 化 ）摘要：基于位 的 ，利 用 产生的音频信号驱动蜂鸣器演奏乐曲 ，实现了音乐播放器的应用设计 。 该 播放器能实现从低音到高音的 个 音 阶 ，并能根据乐谱演奏完整的曲目 。 测 试 结 果 表 明 ， 的 输 出 信 号 与 各 音 阶 对应的声音频率基本一致 ，方 案切实可行。 这一方法也可用于电机控制 、电子琴设计等方面 ，具有较好的实用性 。关键词 ：；蜂 鸣器 ；定 时器 ；音 乐中图分类号 ： 文献标识码 ： ， （ ，）：， ， ， ，：；专心-专注-专业在科研项目开

2、发 中 ，有 时会遇到需要播放电话铃声、 音乐等情况。 简单的做法是购买专用音乐芯片 ，但 该方法 的缺点是播放的内容 不 可 变 ，不能很好地满足项目需求 。 一般地 ，可 采用等单片机实现音乐播放，其 播放 内容及歌曲数量都可以随时修改 ，使用上相对方便 。 随着 系 列微处 理 器 的 出 现 ，其 基 于 内 核的 位闪存微控制器 ，高 达 的 主 频 ，高 集 成 度 、实 时性 、数 字信号处 理 、低 功 耗 、低电压操作等众多特 点 ，使 得其应用越来越广泛。 本 文 基 于 处 理 器， 根据乐曲简谱制作供程序识别的乐谱 ，并 利用内部定时器 产生 输 出 信 号 ，驱动蜂鸣

3、器完成自定义乐谱的播 放。 经测试 ，播 放效果良好。乐谱简析 音阶音阶是音 乐必不可少的要素 ，主 要 由声音的频率决 定。 通过给蜂鸣器不同频率的音频脉冲 ，可 以产生不同的 音阶 ，而 要产生某频率 的 音 频 脉 冲 ，最简单的办法是算出 该音频的周期 ，然 后将 此 周 期 除 以 即为半周期的时间。 通过程序控制单片机某 引 脚 半 周 期 为 “高 ”、半 周 期 为 “低”，不 断交替变换 ，即可产生该频率的矩形波 ，接 到蜂鸣器上就可发出该频率的声音。 若想改变音阶 ，只 需要改变 半周期时间即可。 表为 调时音符频率对照表 ，据 此可 产生不同音阶的音符。“”表 示半音 ，

4、用 于上升或下降半 个音 ，乘 以就提升该 声 音 一 个 度 音 阶 ，减 半 则 降 一 个 度。表 调时音符频率对照表 音符低 音中 音高 音 节拍若要构成音乐 ，光有音阶是不够的 ，还 需要节拍 ，也 就 是音符持续时间的长短 ，一般用拍数表示 。 至于 拍是多 少秒 ，没有严格的规定 ，只 要节拍适宜 ，声 音悦耳即可。 假 如某首歌曲的节奏是每分钟 拍 ，那 么 拍 为 ， 拍 为，以此类推可得到其他节拍对应的时长 。 这样 ，利用不同的频率 ，加上与拍数对应的延时 ，就 构成了敬请登录网站在线投稿 年第 期 乐曲。 中的定时器音阶的产生与声音 频 率 有 关 ，为了实现不同音阶

5、，必 须能为蜂鸣器 提 供不同频率的脉冲。 为 此 ，选 择 芯片 ，利用其自带的定时器 ，通 过 产 生 脉 冲 信 号。 中 一共 有 个 定 时 器 ，包 含 个高级控制定时 器 、个 普通定时器 、 个 基 本 定 时 器 ，以 及 个 看 门 狗 定 时器 和 个 系 统 滴 答 定 时 器 。 其 中 ， 和 是 高级定时器 ，时 钟由 的 输出产生。 是 普通定时器 ， 和 是 基 本 定 时 器 ，这 个定时器的时钟由 的 输出产生。 定时时长的计算定时器的一个主要 功 能就是到指定时间就会产生一 个溢出事件 ，这 个时间 的 设 置与定时器时钟有关 ，在 定 时 器时钟基础上

6、进行预分频 ，设置计数溢出大小即可 。 系统时钟设置要保证定时的准确性 ，必须先确保系统时钟的 设置是 我们所预期的。 定时器时钟分配如图 所 示。 通 过 编 程 使 为 ， 预 分 频 后 得 到 为 ，再 经 倍 频 器 得 到 时钟 。 时 钟 源 多 采 用 （外 部 时 钟 源 ），对 于 ，其 外部 时 钟 为 ，而 外 部 时钟为 ，因 此 ，在 使用 做时钟源时 ，这 两种器 件产 生 的分频和倍频方式不同 ，需 要 使 用 者 引 起注意。图 定时器时钟分配图 定时器相关参数设置定时器的 参 数 由 结 构 体 定 义， 主要包括预分频系数 、时 钟分割 、计 数器模式 、

7、计 数溢出大 小等。 例如 ，要 由 （定 时器）产生一个时长为的 定时 ，首 先 ，应进行系统时钟的设置 ，得 到 ，然后进行定时器设置 。 其中 ，预 分频系数 为， 此时 ， 时 钟 为 ，无 时 钟 分割。 设置计数溢出大 小 为 ，即 每 计 个 数 就 产 生一个更新事件 ，输 出频率 为 。 代 码 如下：（） ；预 分频系数；设 置时钟分割 ；设置计数溢出大小 ；将 配置应用到 中（，）； 的 输出脉冲宽度调 制 （ ，）是 利 用微处理器的数字输出来对模拟电 路进行控制的一种非 常有效的技术 ，简 而言 之 ，就 是实现对输出信号脉冲宽度 的控制 ，一 般用 来 控制步进电机

8、等。 的 定 时 器 除 了 和 之 外 ，其他的定时器都可以用来产生 输出 ，其 中 ，高 级定时 器 和 能 够 产 生 对 互补 输 出 ，而 也 能 同 时 产 生 路 的 输出。 输出引脚给 不同的定时器分配了不同的输出引脚 ，考 虑到引脚复 用 功 能 ， 还 提 出 了 一 个 “重 映 像 ”的 概 念 ，就是通过设置 某一 些 相 关 的 寄 存 器 ，使得在其他非原 始指定的引脚上也能输出 波形 ，但 是这种重映像不 是随意的 ，使 用方法可参 照 参 考 文 献 。 例 如 ， 的 通道，在 没有重映像的时候 ，指 定 的 引 脚 是 。 如 果 设置部分重映像之后 ，输

9、 出 就 被 映 像 到 上 了 ；如 果 设 置完全重映像的话 ，输出就被映像到 上 。 占空比的计算占空比（）有 如 下 含 义 ：在一串理想的脉冲 周期序列（如 方波）中 ，正脉冲的持续时间与脉冲总 周期的 比值。（）×（）占空比 当 为时 ，若想得到占空比 ，则 应 设 置 为 （）。 具 体 设 置 如下：（） 年第 期；设 置占空比 ；设 置 的 输出为使能（，）； 主程序设计程序流程如 图 所 示。 由 于 的 输 出 引 脚 是 ，所 以我们采用 的 通道 来 产 生 输 出。 在 设置 程 序 中 ，将 的 通 道 引脚部分重映像到 ， 模 式选择为复用推挽输出。

10、程 序 循用 控制蜂鸣器播放音乐 硬件电路设计蜂鸣 器 电 路 如 图 所 示。 需要 注 意 的 是 ，有 源 蜂 鸣 器 是 以固 定 频 率 工 作 ，加 电 即 可 鸣叫 ，无 源 蜂 鸣器可以用不同频 环读取 乐 谱 ，根 据 音 阶 修 改 定 时 器的预 分 频 系 数 ，并 重 新 设 置 定 时 器 和 。 同 时， 利 用 的 内部进 行精确 计时 ，根 据 节 拍 实 现 级 延 时， 并减少内核消耗。 图 为 示 波 器图 主程序流程图率输入信号来控制发声 ，因 此， 需要选 择 无 源 蜂 鸣 器。 核 心 控图 蜂鸣器电路测量得到的低音 的 输出波形。 根据表，该

11、波形频率应 为 ，实 测 为 ，可 见 本 方 案 的制器 件 选 择 ，其 引 脚 连 接 到 。 由电路可知 ，当 为 高 电 平 时 ，蜂 鸣 器 可 工 作， 只要控制 高 低电平输出形成的矩形波的频率就可以 控制蜂鸣器演奏音乐。 程序设计 制作乐谱音阶的产生依 赖 于 输出信号的频率。 为 了 简 化设计 ，我 们令定时 器 的 为 ，且 占 空 比 始终为 ，根 据 式 （）则 为 。 此 时， 输出信号频率仅与定时器预分频系数 有 关 ，只 需 要 调 整 该 系 数 ，即 可得到所需信号频率。 由 下式得到： 输出误差较小。图 输出波形结语 （）既可以搭载，也可以作为单片机使用 ，（）× 式（）中 ， 为音阶对应的频率 ，如 低 音 频 率 为 。 要产生该音频 ，应 为。乐谱由音阶和节拍 组 成 ，每两个元素为一组 ，前 者 表 示音阶 ，后 者表示 节 拍。 节 拍 以 拍 为 基 准 ，存 放 的 数 值为拍 的倍数。 相关代码如下： 节拍 定义音阶（预 分频系数） 低 音 低 音 高 音 定义乐谱（两 只老虎） ， ，；是一款性价比较高的处理器。 本 文 利 用 的 定 时器 ，产 生 音频 脉 冲 波 形 ，实 现了音乐播放功能。 这 种方法可用于电机控制 、电子琴以及无线报务中的 电子键 设计等 ，具有较高