使用STM32控制无源蜂鸣器发声播放音乐(STM32_07)

一、无源蜂鸣器和有源蜂鸣器

有源蜂鸣器内含振荡源，只要一通电就发声，但发生频率固定，音色单一；无源蜂鸣器内部不含振荡源，内部结构相当于电磁场扬声器，可以通过给他输出一定频率的信号才能发声。

人耳能听到的频率范围在20Hz--20kHz之间，通过STM32的GPIO引脚快速切换高低电平输出就能实现无源蜂鸣器的发声，切换的频率不同，发出的音调就不一样。

二、音乐播放的实现

一段音乐就是不同频率的声音按一定的时间节拍转换发出。所以音乐包含音调和节拍信息。

如果要实现歌曲“红尘情歌”，要准备相应的数据。

歌谱如下：

程序中首先准备音频数据表：

//         低Si Do Re  Mi  Fa So  La  Si ¸高Do¸高Re¸高Mi¸高Fa¸高So 无

uc16 tone[] ={247,262,294,330,349,392,440,294,523,  587,  659,  698,  784,  1000};

u8 music[]={  5,5,6,8,7,6,5,6,13,13,……};//音调

u8 time[] = {  2,4,2,2,2,2,2,8,4, 4, ……}; //节拍时间

依次从音调数组中取music[i]，然后根据music[i]的值在tone数组中得到该音的发声频率(tone[music[i]])，调用sound函数控制蜂鸣器发声，声音的发声时间有time数组控制。

三、项目创建与配置

1、创建项目文件夹(设为pMusic)

2、通过Keil5创建新项目，保存在所创建的文件夹中(设项目名为pMusic)，选择MCU芯片为"STM32F103ZE"（本程序使用的硬件为：STM32-PZ6806L开发板）

3、在pMusic项目文件夹中新建"CMSIS"、"Device"、"Public"、"Startup"、"User"和"Lib"文件夹。

①  在"CMSIS"文件夹中复制"core_cm3.h"和"core_cm3.c"文件；

②  在" Device "文件夹中复制"stm32f10x.h"、"system_stm32f10x.h"和"system_stm32f10x.c"文件；

③  在" Startup "文件夹中复制"startup_stm32f10x_hd.s"文件；

④在"Lib"文件夹中新建"inc"和"src"两个子文件夹，在"inc"文件夹中复制"misc.h"、"stm32f10x_gpio.h"和"stm32f10x_rcc.h"文件；在"src"文件夹中复制"misc.c"、"stm32f10x_gpio.c"和"stm32f10x_rcc.c"文件；

4、为项目添加"CMSIS"、"Device"、"Public"、"Startup"、"User"和"Lib"组，并将上述C程序文件和"startup_stm32f10x_hd.s"启动文件加入到相应组中。展开项目树如下：

5、打开“项目配置”对话框，在"Output"选项卡中选择"Create HEX File"，在"C/C++"选项卡中的"Include Paths"中添加如下包含路径：".CMSIS;", ".Device;", ".Libinc;",".Public;"。

（以上步骤可以参看：使用STM32固件库操作控制LED灯(CMSIS)   使用STM32固件库函数操作控制LED灯

6、在"stm32f10x.h"中添加函数参数检查宏

（参看：使用STM32固件库函数操作控制LED灯）

#ifdef  USE_FULL_ASSERT

/**

  * @brief  这个assert_param宏用于函数参数检查

  * @param  expr:如果expr是 false,就调用 assert_failed函数报告源文件名和

  *         失败的行号，如果expr是 true ，就返回一个空值

  * @retval None

  */

  #define assert_param(expr) ((expr) ? (void)0 : assert_failed((uint8_t *)__FILE__, __LINE__))

/* Exported functions ------------------------------------------------------- */

  void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line);

#else

  #define assert_param(expr) ((void)0)

#endif /* USE_FULL_ASSERT */

7、新建一个文件(system.h)，保存到"Public"文件夹中，内容为：

#ifndef __SYSTEM__H

#define __SYSTEM__H

#include "stm32f10x.h"

//定义位带地址宏

#define BITBAND(addr,bitnum) ((addr&0xF0000000) + 0x02000000 + ((addr&0x000FFFFF)<<5) + (bitnum<<2))

#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))

#define BIT_ADDR(addr,bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr,bitnum))

//IO口地址映射

//数据输出寄存器地址

#define GPIOA_ODR_Addr          (GPIOA_BASE + 12)

#define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE + 12)

#define GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE + 12)

#define GPIOD_ODR_Addr          (GPIOD_BASE + 12)

#define GPIOE_ODR_Addr (GPIOE_BASE + 12)

#define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE + 12)

#define GPIOG_ODR_Addr          (GPIOG_BASE + 12)

//数据输入寄存器地址

#define GPIOA_IDR_Addr  (GPIOA_BASE + 12)

#define GPIOB_IDR_Addr  (GPIOB_BASE + 12)

#define GPIOC_IDR_Addr  (GPIOC_BASE + 12)

#define GPIOD_IDR_Addr  (GPIOD_BASE + 12)

#define GPIOE_IDR_Addr   (GPIOE_BASE + 12)

#define GPIOF_IDR_Addr   (GPIOF_BASE + 12)

#define GPIOG_IDR_Addr  (GPIOG_BASE + 12)

#endif

该文件定义了GPIO端口位带操作的宏。

(位带操作请参看：通过位带地址操作GPIO在数码管显示数字)

8、新建文件"SysTick.h"，保存到"Public"文件夹中，内容为：

#ifndef __SysTick__H

#define __SysTick__H

#include "stm32f10x.h"

void SysTick_Init(u8 SYSCLK);

void delay_us(u32 nus);

void delay_ms(u16 nms);

#endif

新建文件"SysTick.c"，保存到"Public"文件夹中，内容为：

#include "SysTick.h"

#include "misc.h"

u8 fac_us = 0;

u16 fac_ms = 0;

void SysTick_Init(u8 SYSCLK)

{

         SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);

         fac_us = SYSCLK / 8;

         fac_ms = (u16)fac_us*1000;

}

void delay_us(u32 nus)

{

         u32 temp;

         SysTick->LOAD = nus * fac_us;

         SysTick->VAL = 0;

         SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

         do{

                   temp = SysTick->CTRL;

         }while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));

         SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

         SysTick->VAL = 0;

}

void delay_ms(u16 nms)

{

         u32 temp;

         SysTick->LOAD = nms * fac_ms;

         SysTick->VAL = 0;

         SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

         do{

                   temp = SysTick->CTRL;

         }while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));

         SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

         SysTick->VAL = 0;

}

这两个文件实现了通过SysTick精准延时的函数，提供给后续的音频频率产生程序使用。

(关于SysTick，请参看：在STM32项目中使用SysTick实现延时)

将"SysTick.c"文件添加到项目的"Public"组中。

9、实现发声

①开发板无源蜂鸣器的电路连接如下：

从电路连接可以看出通过MCU的PB5(GPIOB_5)控制蜂鸣器的发声。

②在项目文件夹的"User"文件夹下新建"Beep"文件夹，在项目中新建"beep.h"文件，保存在"User/Beep"文件夹中，文件内容为：

#ifndef __BEEP__H

#define __BEEP__H

#include "system.h"

#include "stm32f10x_gpio.h"

#include "stm32f10x_rcc.h"

//定义GPIOB的位地址变量宏

#define PBout(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n)

#define PBeep PBout(5)

#define BEEP_PORT   GPIOB

#define BEEP_PIN      GPIO_Pin_5

#define BEEP_PORT_RCC RCC_APB2Periph_GPIOB

void BEEP_Init(void);

void Sound(u16 frq);

void play(void);

#endif

③在项目中新建"beep.c"文件，保存在"User/Beep"文件夹中，文件内容为：

#include "beep.h"

#include "systick.h"

void BEEP_Init(void)

{

         GPIO_InitTypeDef GPIO_mode;

         RCC_APB2PeriphClockCmd( BEEP_PORT_RCC, ENABLE );         //使能GPIOB时钟

         GPIO_mode.GPIO_Pin = BEEP_PIN;

         GPIO_mode.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

         GPIO_mode.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

         GPIO_Init(BEEP_PORT, &GPIO_mode);      //设置GPIOB_5为推挽输出，50MHz速度

}

void Sound(u16 frq)

{

         u32 n;

         if(frq != 1000) //如果频率不为1000则按频率输出，否则只延时

         {

                   n = 500000/((u32)frq);

                   PBeep = 0;

                   delay_us(n);

                   PBeep = 1;

                   delay_us(n);

         }else

                   delay_us(1000);

}

void play(void)

{

         //             低7  1   2   3   4   5   6   7  高1 高2 高3 高4 高5 不发音

         uc16 tone[] = {247,262,294,330,349,392,440,294,523,587,659,698,784,1000};//音频数据表

         //红尘情歌

         u8 music[]={       5,5,6,8,7,6,5,6,13,13,//音调

                                                                           5,5,6,8,7,6,5,3,13,13,

                                                                   2,2,3,5,3,5,6,3,2,1,

                                                                           6,6,5,6,5,3,6,5,13,13,

                                                                           5,5,6,8,7,6,5,6,13,13,

                                                                           5,5,6,8,7,6,5,3,13,13,

                                                                   2,2,3,5,3,5,6,3,2,1,

                                                                           6,6,5,6,5,3,6,1,