25. 蜂鸣器

• 25.1. 蜂鸣器介绍
  •蜂鸣器是一种将电信号转换为声音信号的器件，常用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（开发板上用的无源蜂鸣器）
  •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声，调整提供振荡脉冲的频率，可发出不同频率的声音
  

• 25.2. 驱动电路

  • 三极管驱动
    

  • 集成电路驱动，开发板ULN2003D，Proteus有器件，开发板BZ接P2^5引脚。
    

• 25.3. ULN2003
  

• 25.4. 键盘与音符对照

  • 图片中所示为钢琴键盘一部分
  • 中央c1_{b1为一组（低1音阶），7个白键，5个黑键，此图显示4组，c2}b2为一组（低2音阶），c_{b为一组（正常音阶），C}B为一组（高一音阶）
  • c1右侧黑键为c1#，高半，也可表示为b d1，低半
    

• 25.5. 简谱-小星星，简单识谱
  

  • 左上角1=C4/4，表示C调，每节4拍，每1/4拍为一个音符；
  • 6 6 5 -，5右侧-表示5音占2个1/4拍，以下同理；

• 25.6. 简谱-天空之城
  

  • 左上角1=D4/4表示D调，每节4拍，每1/4拍为一个音符；
  • 假定一拍500ms，6 7带下划线代表6 7为一拍，一个音符就是250mm；
  • 1上有一点表示高音阶，右侧有一点表示1.5拍为750ms；
  • 77带上圆括号的表示这2个音符连音，即250ms+250ms=500ms；

• 25.7. 音符与频率对照
  

  PPT中的图片整理为如下表格：

音符	频率计算	频率/2	频率/2的取整	备注
低音1	261.6255653	130.8127827	131
低音1#	277.182631	138.5913155	139
低音2	293.6647679	146.832384	147
低音2#	311.1269837	155.5634919	156
低音3	329.6275569	164.8137785	165
低音4	349.2282314	174.6141157	175
低音4#	369.9944227	184.9972114	185
低音5	391.995436	195.997718	196	440/2^(2/12)
低音5#	415.3046976	207.6523488	208	440/2^(1/12)
低音6	440	220	220	基准频率
低音6#	466.1637615	233.0818808	233	440*2^(1/12)
低音7	493.8833013	246.9416506	247	440*2^(2/12)
中音1	523.2511306	261.6255653	262
中音1#	554.365262	277.182631	277
中音2	587.3295358	293.6647679	294
中音2#	622.2539674	311.1269837	311
中音3	659.2551138	329.6275569	330
中音4	698.4564629	349.2282314	349
中音4#	739.9888454	369.9944227	370
中音5	783.990872	391.995436	392
中音5#	830.6093952	415.3046976	415
中音6	880	440	440
中音6#	932.327523	466.1637615	466
中音7	987.7666025	493.8833013	494
高音1	1046.502261	523.2511306	523
高音1#	1108.730524	554.365262	554
高音2	1174.659072	587.3295358	587
高音2#	1244.507935	622.2539674	622
高音3	1318.510228	659.2551138	659
高音4	1396.912926	698.4564629	698
高音4#	1479.977691	739.9888454	740
高音5	1567.981744	783.990872	784
高音5#	1661.21879	830.6093952	831
高音6	1760	880	880
高音6#	1864.655046	932.327523	932
高音7	1975.533205	987.7666025	988

26. 蜂鸣器播放提示音&音乐

• 26.1. 第一个测试程序功能是实现4个独立按键在按下并松开后，8位数码管显示相应的按键的数值1~4，没有按下的时候显示0，需要用到之前的模块程序Four_Key（针对独立按键操作）以及nixietube（针对8位数码管显示）
• 26.2. 程序定义蜂鸣器的引脚P2^{5，貌似按照开发板原理图P1}5不正确，实物开发板蜂鸣器不响，因为蜂鸣器有声音需要500Hz左右的频率，周期2ms，因此定义Buzzer每隔1ms切换一次高低电平并持续1ms即可模拟周期2ms（500Hz）的蜂鸣器声音频率；
• 26.3. Proteus中暂时还么有找到仿真无源蜂鸣器的方法，暂时只能放上程序，用实物开发板进行测试；

#include <REGX52.h>
#include "delay_xms.h"
#include "Four_Key.h"
#include "nixietube.h"

sbit Buzzer=P2^5; 
unsigned char KeyNum;
unsigned int i;

void main()
{
	NixieTube(1,0);
	while(1)
	{
		KeyNum=Four_Key();
		if(KeyNum)
			{
				for(i=0;i<500;i++)
				{
					Buzzer=!Buzzer;
					delay_xms(1);
				}
				NixieTube(1,KeyNum);
			}
	}
	
}

nixietube数码管显示程序的后2句需要注释掉，因为目前测试程序数码管为静态显示，无需刷新；

#include <REGX52.H>			//因为该程序调用<REGX52.H>所以要添加
#include "delay_xms.h"		//因为该程序调用<delay_xms.h>所以要添加

unsigned char NixieTable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};

void NixieTube(unsigned char Location,Number)
{
	switch(Location)
	{
		case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;
		case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;
		case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;
		case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;
		case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;
		case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;
		case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;
		case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;
	}
	P0=NixieTable[Number];//数码管消影，因为位选-段选-位选-段选，段选数据与位选穿位导致
	//delay_xms(1); //数码管稳定显示1ms；蜂鸣器提示音实验无需延时
	//P0=0x00;//清零；蜂鸣器提示音实验无需清零，静态显示
}

• 26.4. 在上述程序基础上对程序进行模块化处理，生成一个Buzzer.c与Buzzer.h的模块化程序；

#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>


sbit Buzzer=P2^5;	//蜂鸣器端口
/**
  * @brief 蜂鸣器延时函数，延时500us
  * @param 无
  * @retval 无
  */


void Buzzer_Delay500us(void)	//@12.000MHz
{
	unsigned char data i;

	_nop_();
	i = 247;
	while (--i);
}

/**
  * @brief 蜂鸣器鸣响函数
  * @param ms发声的时长毫秒
  * @retval 无
  */

void Buzzer_Time(unsigned int ms)	
{

	unsigned int i;
	for(i=0;i<ms*2;i++)
	{
		Buzzer=!Buzzer;
		Buzzer_Delay500us();
	}
	
		
}

Buzzer.h的文件如下

#ifndef _BUZZER_H_  
#define _BUZZER_H_  

void Buzzer_Time(unsigned int ms); //调用函数使蜂鸣器响ms毫秒

#endif

main.c程序修改如下：

#include <REGX52.h>
#include "Four_Key.h"
#include "nixietube.h"
#include "Buzzer.h"

unsigned char KeyNum;

void main()
{
	NixieTube(1,0);
	while(1)
	{
		KeyNum=Four_Key();
		if(KeyNum)
			{
				Buzzer_Time(100);
				NixieTube(1,KeyNum);
			}
	}
	
}

• 26.5. 因为不同的声音频率对应不同的音符，以440Hz基础频率举例，对应的频率周期为2272us，如采用中断溢出切换Buzzer的高低电平输出声音频率，需要以1/2频率周期进行高低电位翻转，中断溢出值65536-1/2周期1136计算出中断溢出值64400

音符	频率Hz	频率取整	周期us	1/2周期us	1/2周期取整	中断溢出值	中断溢出计算
1	261.6255653	262	3816.793893	1908.396947	1908	65536	63628
1#	277.182631	277	3610.108303	1805.054152	1805	65536	63731
2	293.6647679	294	3401.360544	1700.680272	1701	65536	63835
2#	311.1269837	311	3215.434084	1607.717042	1608	65536	63928
3	329.6275569	330	3030.30303	1515.151515	1515	65536	64021
4	349.2282314	349	2865.329513	1432.664756	1433	65536	64103
4#	369.9944227	370	2702.702703	1351.351351	1351	65536	64185
5	391.995436	392	2551.020408	1275.510204	1276	65536	64260
5#	415.3046976	415	2409.638554	1204.819277	1205	65536	64331
6	440	440	2272.727273	1136.363636	1136	65536	64400
6#	466.1637615	466	2145.922747	1072.961373	1073	65536	64463
7	493.8833013	494	2024.291498	1012.145749	1012	65536	64524
1	523.2511306	523	1912.045889	956.0229446	956	65536	64580
1#	554.365262	554	1805.054152	902.5270758	903	65536	64633
2	587.3295358	587	1703.577513	851.7887564	852	65536	64684
2#	622.2539674	622	1607.717042	803.8585209	804	65536	64732
3	659.2551138	659	1517.450683	758.7253414	759	65536	64777
4	698.4564629	698	1432.664756	716.3323782	716	65536	64820
4#	739.9888454	740	1351.351351	675.6756757	676	65536	64860
5	783.990872	784	1275.510204	637.755102	638	65536	64898
5#	830.6093952	831	1203.369434	601.6847172	602	65536	64934
6	880	880	1136.363636	568.1818182	568	65536	64968
6#	932.327523	932	1072.961373	536.4806867	536	65536	65000
7	987.7666025	988	1012.145749	506.0728745	506	65536	65030
1	1046.502261	1047	955.1098376	477.5549188	478	65536	65058
1#	1108.730524	1109	901.7132552	450.8566276	451	65536	65085
2	1174.659072	1175	851.0638298	425.5319149	426	65536	65110
2#	1244.507935	1245	803.2128514	401.6064257	402	65536	65134
3	1318.510228	1319	758.1501137	379.0750569	379	65536	65157
4	1396.912926	1397	715.8196135	357.9098067	358	65536	65178
4#	1479.977691	1480	675.6756757	337.8378378	338	65536	65198
5	1567.981744	1568	637.755102	318.877551	319	65536	65217
5#	1661.21879	1661	602.0469597	301.0234798	301	65536	65235
6	1760	1760	568.1818182	284.0909091	284	65536	65252
6#	1864.655046	1865	536.1930295	268.0965147	268	65536	65268
7	1975.533205	1976	506.0728745	253.0364372	253	65536	65283

• 26.6. 中断定时器模块程序里面的如下两句只是设置定时器的第一次初始化的初始值，后续不调用

	TL0 = 0x18;				//设置定时初始值
	TH0 = 0xFC;				//设置定时初始值

• 26.7. 测试将音符做成数组并测试

#include <REGX52.h>
#include "delay_xms.h"
#include "TimeR0.h"

sbit Buzzer=P2^5;
unsigned int FreqTable[]={
	63628,63731,63835,63928,64021,64103,64185,64260,64331,64400,64463,64528,
	64580,64633,64684,64732,64777,64820,64860,64898,64934,64968,65000,65030,
	65058,65085,65110,65134,65157,65178,65198,65217,65235,65252,65268,65283,
	};

void main()
{
	TimeR0_Init();
	while(1)
	{
		
	}
	
}

void TimeR0_Routine() interrupt 1 //中断子函数
{
	TL0=FreqTable[0]%256;				//设置定时初始值
	TH0=FreqTable[0]/256;				//设置定时初始值
	Buzzer=!Buzzer;
}

• 26.8. 在上述程序基础上，结合简谱的小星星，SPEED定义500为正常速度，250速度加快；

#include <REGX52.h>
#include "delay_xms.h"
#include "TimeR0.h"

sbit Buzzer=P2^5;

#define SPEED 250  //定义speed便于调速

unsigned int FreqTable[]={
	0,
	63628,63731,63835,63928,64021,64103,64185,64260,64331,64400,64463,64528,
	64580,64633,64684,64732,64777,64820,64860,64898,64934,64968,65000,65030,
	65058,65085,65110,65134,65157,65178,65198,65217,65235,65252,65268,65283,
	};//定义0位数据为休止符

unsigned char Music[]={
						13,4,
						13,4,
						20,4,
						20,4,
						22,4,
						22,4,
						20,8,
						 0,4, //0为休止符
						18,4,
						18,4,
						17,4,
						17,4,
						15,4,
						15,4,
						13,8,
						0xff, //终止判断
						}; //定义1/16音符时长为基准时长定义为1，后续以此为基准
	
unsigned char FreqSelect,MusicSelect;
void main()
{
	TimeR0_Init();
	while(1)
	{
		if(Music[MusicSelect]!=0xff)
		{
			FreqSelect=Music[MusicSelect];
			MusicSelect++;
			delay_xms(SPEED/4*Music[MusicSelect]);
			MusicSelect++;
			TR0=0;
			delay_xms(5);
			TR0=1;
		}
		else
		{
			MusicSelect=0;
		}
	}
	
}

void TimeR0_Routine() interrupt 1 //中断子函数
{
	if(FreqTable[FreqSelect])
	{
		TL0=FreqTable[FreqSelect]%256;				//设置定时初始值
		TH0=FreqTable[FreqSelect]/256;				//设置定时初始值
		Buzzer=!Buzzer;
	}
}