江科大51单片机笔记【10】蜂鸣器（上）

一、蜂鸣器

1.原理

• 蜂鸣器是一种将电信号转换为声音信号的器件，常同来产生设备的按键音、报警音等提示信号
• 蜂鸣器按驱动方式可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器（外观基本一样）
• 有源蜂鸣器：内部自带振荡源，将正负极接上直流电压即可持续发声，频率固定
• 无源蜂鸣器：内部不带振荡源，需要控制器提供振荡脉冲才可发生，调整提供振荡脉冲的频率，可发出不同频率的声音

我们开发板用的是无源蜂鸣器

以下三种符号都是蜂鸣器

低电平触发的蜂鸣器模块

2.驱动电路

• 三极管驱动

左图是NPN，有图是PNP

以左图举例，当b口（R1所在口）给高电平时，三极管导通，即VCC接到蜂鸣器上，当b口（R1所在口）给低电平时，三极管截止，即蜂鸣器接地。三极管就相当于一个开关。相当于我们只用在b口给信号，驱动交给c口（VCC所在口）的VCC（我们指挥别人干活）。有图就是相反，给低电平导通，给高电平截止。

• 集成电路驱动

我们单片机采用，因为单片机的IO口不能直接驱动蜂鸣器，就需要经过一个芯片（下面详细介绍）

3.ULN2003

达林顿晶体管就是两对三级管开关复合在一起，增大驱动能力

ULN2003是一个单片高电压、高电流的达林顿晶体管阵列集成电路，是由7对NPN达林顿晶体管组成的。此电路主要用于继电器驱动器，字锤驱动器等等

中间的三角带一个圈是非门，即给1输出0，给0输出1

一般情况下负载都是像红线这样接，只有给1经过非门输出0才能驱动

ULN2003一般用于驱动步进电机（在我们单片机就是驱动无线四相步进单片机 ）

二、声乐部分（如何模拟乐谱的频率）

弹钢琴最主要的是音高和按的时长两部分

1.音高

每一组相同的音间隔相差八度

相邻两个音是半音的关系，这里的音指的是每个键上面的黑色部分和白色部分，都算一个音，即一个键算一个全音，一个键有两个半音，即黑白部分。（白色和白色相邻也是半音的关系）

相邻两个键是全音的关系

从左往右每一个组就是升高八度的关系，以中间的小字1组为例，右边的小字2组对应的音就是升高了八度，左边的小字组就是降低了八度

在简谱中降低一个八度就在下面标一个点，两个就标两个；升高一个八度就在上面标一个点，两个就标两个

黑白键的区分：“#”对应是升高，“b”对应是降低，如果在简谱中的数字头上左边标“#”，就弹数字对应的键上的右边部分，即升高半音

2.时长

横线就是表示的时长，横线占了一个拍子的时间，例：弹5的时间是弹6的时间的两倍

从左到右以此是

全音符，二分音符，四分音符（圈），八分音符，十六分音符，三十二分音符

一般是以四分音符为基准

如上图中的单个数字就是一个四分音符，后面带有一条横线的数字就是二分音符，如果是全音符就在后面加三条横线，这条线就叫增音线

但如果要表示八分音符，就得在数字下面加一条横线，这条线就叫减音线

3.看简谱

1= D是调号，就等于是D调，如果是C调的话全部都是弹白键，其他调才会用到黑键

4/4是拍号，从下往上读，叫以四分音符为一拍，每小节有四拍，一个竖线分割为一个小节，每一个小节都保证是四分音符

数字的右下边有一个点表附点，表示时长是该数字原本的时长+1/2（该数字原本的时长）

数字的下边有横线就表示时长是该数字原本的时长-1/2（该数字原本的时长），如果相邻两个数字下边都有横线，就会把他们连接在一起

相邻数字的上边有线连接在一起叫延音线，代表是这两个音是一直按下去不放的

三、单片机知识

这三组就代表我们键盘上三个小节的音符，分别对应前面的小字组，小字组1，小字组2

也包括黑键，每一组刚好有十二个按键，刚好对上十二个频率  

我们以上图中低音6为基准（440hz），可以看到中音6（880hz）刚好是低音6的两倍，中间相隔十二个音符，这正好是以2的十二平分率

下面教怎么确认单片机产生的频率

我们利用定时器中断来产生中断

这里假设我们单片机是12T，机器周期是震荡周期（晶振）的1/12，一个机器周期我们定时器的计数值+1，也就是说定时器+1的时间是1us，而我们翻转IO口两次才算一个周期，也就是说翻转一次的时间是半个周期

而我们的计数器重装载值就是最大次数溢出的次数（2的16次方）减去总翻转时间，然后再把高八位取出来放在TH0上，把低八位取出来放在TL0上

总而言之，我们就是要求计时器的重装载值，先找出每个音符对应的评论，然后求出周期，再求出周期/2，取整（方便运算），最后再求出重装载值