蜂鸣器的使用与简介（有源蜂鸣器和无源蜂鸣器）/基于STM32F103C8T6/用蜂鸣器来放歌/PWM波输出/定时器配置

在CSDN上面关于蜂鸣器的介绍并不少，在这里做一个总结，内容应该算是完整，还请耐心阅读。

1 有源蜂鸣器

有源蜂鸣器的使用很简单，因为已经内置震荡源，只要是通电就能发声。
这里是正点原子关于蜂鸣器的驱动电路图，用了一个S8050的三极管来驱动。

市面上的蜂鸣器模块一般是由S8550的三极管驱动的，这种模块蜂鸣器就实际来看是既能带动无源蜂鸣器也能够带动有源蜂鸣器。

对于这种有源蜂鸣器的描述不过多赘述，只要引脚给低电平就行了。

2 无源蜂鸣器

发声机理

无源蜂鸣器的发声主要是靠引脚输出PWM波来控制，PWM波有两个很重要的地方：频率和占空比
占空比相同的PWM波的频率不一定相同，占空比可以在宏观上决定给蜂鸣器电压的大小，来决定响度，频率决定音调。

音符与频率

对于乐理，如果有什么不对的地方还请斧正。
对于音符，有对应的频率对照表C调音符与频率对照表

同样的频率，在不同的音调里面有不同的对应频率，比如D调的低音1 DO在C调里面是2 RE，频率都是294Hz，如图所示，更多的对照表都在上面的链接中了。之所以说明这个，是想提个醒，如果想让曲子的音调更准，需要对每个曲子的中低高音进行曲调的适配。具体怎么做，请继续往下看。

代码部分
首先在.h文件用define的方式定义各个音名，低音为L，中音为M，高音为H，并把他们的频率值赋给音名。

//定义低音音名 （单位：HZ）
#define L1 262
#define L2 294
#define L3 330
#define L4 349
#define L5 392
#define L6 440
#define L7 494//定义中音音名
#define M1 523
#define M2 587
#define M3 659
#define M4 698
#define M5 784
#define M6 880
#define M7 988//定义高音音名
#define H1 1047
#define H2 1175
#define H3 1319
#define H4 1397
#define H5 1568
#define H6 1760
#define H7 1976

然后，在.h文件中定义演奏速度和结构体乐谱。

//全音符所占的时值，单位ms，决定乐谱演奏速度
#define T 2200typedef struct
{short mName;//音名：取值L1~L7、M1~M7、H1~H7分别表示低音、中音、高音的1234567，取0表示休止符short mTime;//时值：取值T、T/2、T/4、T/8、T/16、T/32分别表示全音符、二分音符、四音符、八音符...取0表示演奏结束}tNote;

时值的计算

BPM是Beat Per Minute的简称，中文名为拍子数，释义为每分钟节拍数的单位。最浅显的概念就是在一分钟的时间段落之间，所发出的声音节拍的数量，这个数量的单位便是BPM。这个与上面的定义的T有关。有的曲子会在谱子前面表明BPM，一般是100个全音符每分钟。
左上角代表该曲子是C大调，四四拍节奏，一四分音符为一拍，四拍为一小节。按照四分音符为一拍，可以有以下对照表。

我们可以确定每一个音符的时值，是一个低音6，八分音符，占半拍，曲子是四四拍的曲子，值为T/8。
这里不给再多的例子了，谱曲给到大家。

const tNote MyScore[]=
{{L6,T/8},{M3,T/8},{M3,T/8},{M3,T/8},{M3,T/4},{M3,T/8},{M2,T/8},{M1,T/8},{M1,T/16},{M2,T/16},{M1,T/8},{L7,T/8},{L6,T/4},{M6,T/8},{M6,T/8},{M6,T/8},{M6,T/8},{M6,T/4},{M6,T/8},{M5,T/8},{M3,T/8},{M5,T/8},{M5,T/8},{M4,T/8},{M3,T/2},{M3,T/8},{M6,T/8},{M6,T/8},{M5,T/8},{M3,T/4},{M3,T/8},{M2,T/8},{M1,T/8},{M2,T/8},{M1,T/8},{L7,T/8},{L6,T/4},{L3,T/4},{L3,T/8},{M1,T/8},{M1,T/8},{L7,T/8},{L6,T/4},{L6,T/8},{M3,T/8},{M2,T/8},{M2,T/16},{M1,T/16},{L7,T/8},{L5,T/8},{L6,T/2},///{L6,T/8},{M3,T/8},{M3,T/8},{M3,T/8},{M3,T/4},{M3,T/8},{M2,T/8},{M1,T/8},{M1,T/16},{M2,T/16},{M1,T/8},{L7,T/8},{L6,T/4},{M6,T/8},{M6,T/8},{M6,T/8},{M6,T/8},{M6,T/4},{M6,T/8},{M5,T/8},{M3,T/8},{M5,T/8},{M5,T/8},{M4,T/8},{M3,T/2},{M3,T/8},{M6,T/8},{M6,T/8},{M5,T/8},{M3,T/4},{M3,T/8},{M2,T/8},{M1,T/8},{M2,T/8},{M1,T/8},{L7,T/8},{L6,T/4},{L3,T/4},{L3,T/8},{M1,T/8},{M1,T/8},{L7,T/8},{L6,T/4},{L6,T/8},{M3,T/8},{M2,T/8},{M2,T/16},{M1,T/16},{L7,T/8},{L5,T/8},{L6,T/2},{0,0}//结束
};

代码部分

首先，是初始化STM32的定时器，其实也就是初始化PWM波输出，这里以定时器4的通道3来举例，也就是引脚PB8（STM32F103C8T6）

void TIM4_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//B的时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);//定时器时钟	//设置该引脚为复用输出功能,输出TIM4 CH3 PWM脉冲波形GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO//初始化TIM4TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_timTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位//初始化TIM4 Channe3 PWM模式	 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;TIM_OC3Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM_OC3PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM4在CCR3上的预装载寄存器TIM_CtrlPWMOutputs(TIM4,ENABLE);	//MOE 主输出使能		TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);  //使能TIM4}//主函数初始化示例：
TIM4_PWM_Init(14399,719);//100kHz计数频率

这里对代码进行简略的讲解：
1.
首先是频率设置，这里用到了TIM4_PWM_Init(14399,719); 14399这个数值本身并不重要，它可以是任何的数值，因为想让蜂鸣器发出不同的音调，你就需要改变PWM输出的频率，所以，前面装填的arr的值是会随时更改的，每变一次音调就要更改一次频率。这里给出频率计算公式：

Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk；

这个严格来说是定时器中断频率的计算公式，但实际上，即使是在PWM输出的情况下进行定时器中断的配置也是可以的，他们两个是不干扰的，可以独立运行，但是若这样设置，则PWM波的输出频率和定时器中断频率是一致的。
psc是进行分频的参数，也就是定时器的时钟除以psc+1是计数器计数的频率，以设置的计数频率计数到arr+1为一个周期，这个周期的倒数，便是最后所输出的频率，这便是定时器的工作原理。
根据上述公式进行计算，72000k/720 = 100k，也就是计数器频率为100k，这个数值将在接下来的操作中帮助我们完成音名频率的输出。
2.
其次是定时器的相关介绍，STM32F103C8T6有四个定时器，其中TIM1和TIM4为高级定时器，使用时需要TIM_CtrlPWMOutputs(TIM4,ENABLE); //MOE 主输出使能才能够正常使用。
STM32的定时器频率也可能不同，得看你的时钟是如何配置的，根据配置的不同，APB1总线上的时钟，如TIM2、TIM3、TIM4可能为36M，也可以为72M，对于不同的时钟频率，用同样的psc值配置会有不同的结果。

下面介绍音乐输出函数

```c
//蜂鸣器发出指定频率声音
void buzzerSound(unsigned short usFrep)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStr;unsigned long ulVal;if((usFrep<=1000000/65536UL)||(usFrep>20000))//1000000即100k，也就是上面所说//65535是计数器最大数值{buzzerQuiet();//静音}else{ulVal=1000000/usFrep;TIM4->ARR=ulVal;//设置自动重装载寄存器周期的值（音调）TIM_SetCompare3(TIM4,ulVal/5);//设置比较值，调节占空比（音量）TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);//使能TIM4}
}```c
//蜂鸣器停止发声
void buzzerQuiet(void)
{TIM_Cmd(TIM4,DISABLE);//不使能TIM4GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8);//PB.8输出低
}//演奏乐曲
void musicPlay(void)
{u8 i=0;while(1){if(MyScore[i].mTime==0)break;buzzerSound(MyScore[i].mName);delay_ms(MyScore[i].mTime);i++;buzzerQuiet();delay_ms(10);}}

3 蜂鸣器参数

蜂鸣器的电压，阻值，还有尺寸都各不相同，在买蜂鸣器之前建议确定好尺寸再进行购买，一般情况下引脚间距是6-8mm，但是很有可能发生因为引脚间距不同而装不上的问题。比如有95.5这种小尺寸的，还有125.5的稍微大一些尺寸的，电压有3V,5V,12V的，电阻有16欧和42欧等等。一般来说，电阻越小，同等电压条件下的电流越大，其功率也就更高一些。

总结

其实有源蜂鸣器也能够发出音乐，不过因为有震荡源的干扰，音乐会有很多的杂音。
本文介绍了无源蜂鸣器和有源蜂鸣器，并介绍了相关乐理知识，以及如何将简谱改写为无源蜂鸣器结构体数组的相关知识。也进行了定时器时钟的arr和psc值的配置讲解。
如有错误，还请斧正。