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標題: 偽和弦音樂聲的產生原理及源碼 [打印本頁]
作者: zloop    時間: 2020-1-6 00:05
標題: 偽和弦音樂聲的產生原理及源碼
這種聽起來比較悅耳的聲音產生原理也非常簡單。就是利用電容的放電產生一個漸弱的尾音，模擬出擊打風鈴的音色。
電路如下：

BUZ-H負責輸出音頻頻率，BUZ-L負責對C12的充電作控制。
例如，要發出“叮~~~~”的一聲，在BUZ-H輸出2400Hz的方波，BUZ-L輸出72ms的高電平，此段時間內，蜂鳴器將由幅值12V的頻率驅動，發出類似擊打瞬間的聲音，同時對C12充電。72ms后，BUZ-L輸出低電平，這個時候，蜂鳴器將由C12來提供驅動電流，并且隨著電容放電，聲音逐漸減弱，產生類似風鈴尾音的效果。1秒后，關閉BUZ-H的輸出。
這種發聲方式，其實還是單音頻發聲，只是在單音頻的基礎上，用電容的充放電模擬了擊打和尾音，產生比較豐滿悅耳的聽感，所以稱之為“偽和弦”。
各位有興趣的話，可以用多個蜂鳴器同時發出不同音調，組成多音的真和弦，一個音調輸出占用一個定時器。俺以前10多年前蛋疼，搞過幾十個蜂鳴器的（5和弦，蜂鳴器多個并聯），并且并增加一個IO用作電容的放電回路來產生短音，聽感還是不錯的。真有空時回老家翻出來拍個視頻給大家看看。
源碼如下，帶音量控制，帶家電常用的音調組合，還附上一個超級瑪麗的1UP聲音，玩過的朋友肯定會覺得很親切，哈哈。
源碼不是整個工程，我也懶得整理了，生活艱苦，搬磚不易。
用法，在您的工程里面增加兩個文件，一個名為Music.c，一個名為Music.h（頭文件）?，F在源碼，使用的是STM32F1xx，主頻72M，使用的定時器是TIM2（任意定時器均可，自己修改），使用硬件PWM輸出。所以您單片機有N個定時器，則可以最多N-1個真和弦（留一個做主時基），做產品，通常一個偽和弦就夠了。Music_Srv()這個函數，沒4ms調用一次，您放中斷也行，放主循環也行（前提是您主循環沒有阻塞的占用）。需要發聲的時候，任意地方放一句 Music_Triger=MUSIC_XXX;  即可，不阻塞，也不用等它播完再調用，隨傳隨叫春。
BUZ-L現在接的是PA1，這個任意IO即可，請自行修改。BUZ-H接的是PA0，這個隨您用不同的TIM而不同，自己修改，例程用的是TIM2。
  1. Music.h源碼：

  3. #ifndef __MUSIC_H_
  4. #define __MUSIC_H_

  6. //BUZ-L定義IO
  7. #define BEEPL_1 GPIOA_DSRR=BIT1
  8. #define BEEPL_0 GPIOA_DRR=BIT1
  9. #define BEEPL_XOR {if(BitTst(GPIOA_ODR,BIT1)) BEEPL_0; else BEEPL_1;}

  11. //音樂聲定義
  12. #define MUSIC_PWR_UP 1
  13. #define MUSIC_TURN_ON 2
  14. #define MUSIC_TURN_OFF 4
  15. #define MUSIC_DING 3
  16. #define MUSIC_UP 5
  17. #define MUSIC_DOWN 6
  18. #define MUSIC_1UP 7

  20. extern volatile  uint8  Music_Triger;    //觸發發聲標志
  21. extern uint8  flg_MusicPlaying;         //非0表示正在發聲


  24. void Music_Srv(void);     //4ms調用一次
  25. void Music_InitIO(void);    //初始化IO
  26. void Music_Init(void);   //初始化Music模塊。

  28. #endif


  31. //*************************************************************************************************************************************
  32. Music.c源碼：
  33. #include "music.h"


  36. #define TIM2_ARR (*((volatile uint16 *)(TIM2_BASE + 0x002c)))
  37. #define TIM2_CR1 (*((volatile uint16 *)(TIM2_BASE + 0)))
  38. #define TIM2_CCR1 (*((volatile uint16 *)(TIM2_BASE + 0x0034)))
  39. #define TIM2_CCER (*((volatile uint16 *)(TIM2_BASE + 0x0020)))
  40. #define TIM2_CNT   (*((volatile uint16 *)(TIM2_BASE + 0x0024)))
  41. #define TIM2_CCR2 (*((volatile uint16 *)(TIM2_BASE + 0x0038)))




  46. // 定義常用頻率，數字多少就是多少Hz
  47. #define _28 2850   
  48. #define _24 2400
  49. #define _22 2250
  50. #define _21 2100
  51. #define _18 1850
  52. #define _16 1650


  55. // 定義duo,rui,mi,fa,so等等
  56. #define _l1 130
  57. #define _l2 146
  58. #define _l3 164
  59. #define _l4 174
  60. #define _l5 196
  61. #define _l6 220
  62. #define _l7 246

  64. #define _1 261
  65. #define _2 293
  66. #define _3 329
  67. #define _4 349
  68. #define _5 392
  69. #define _6 440
  70. #define _7 494

  72. #define _1d1 523
  73. #define _2d1 587
  74. #define _3d1 659
  75. #define _4d1 698
  76. #define _5d1 784
  77. #define _6d1 880
  78. #define _7d1 987

  80. #define _1d2 1046
  81. #define _2d2 1175
  82. #define _3d2 1318
  83. #define _4d2 1397
  84. #define _5d2 1568
  85. #define _6d2 1760
  86. #define _7d2 1976

  88. #define _1d3 (_1d2*2)
  89. #define _2d3 (_2d2*2)
  90. #define _3d3 (_3d2*2)
  91. #define _4d3 (_4d2*2)
  92. #define _5d3 (_5d2*2)
  93. #define _6d3 (_6d2*2)
  94. #define _7d3 (_7d2*2)


  97. //定義不同的樂曲數組，0 結束
  98. const uint16 Music1_FrqTab[]={  //頻率表，對應BUZ-H的輸出頻率，0 結束
  99.         _18,        _18,        _21,        _21,        _24,        _24,        _28,        _28,        0,
  100. };
  101. const uint8 Music1_TimeTab[]={        //BUZ-L輸出時間，偶數高電平，奇數為低電平尾音，x4ms，0 結束
  102.         20,        30,        20,        30,        20,        30,        20,        255,        0,
  103. };


  106. const uint16 Music2_FrqTab[]={
  107.         _21,        _21,        _22,        _22,        _24,        _24,        0
  108. };
  109. const uint8 Music2_TimeTab[] ={                //x4ms
  110.         10,        18,        10,        18,        10,        255,        0,
  111. };


  114. const  uint16 Music3_FrqTab[]={
  115.         _24,        _24,        0,
  116. };
  117. const  uint8 Music3_TimeTab[] ={                //x4ms
  118.         18,        255,        0,
  119. };


  122. const  uint16 Music4_FrqTab[] ={
  123.         _28,        _28,        _24,        _24,        _21,        _21,        0
  124. };
  125. const  uint8 Music4_TimeTab[]={                //x4ms
  126.         10,        18,        10,        18,        10,        255,        0,
  127. };


  130. const  uint16 Music5_FrqTab[] ={
  131.         _16,        _16,        _18,        _18,        _21,        _21,        0
  132. };
  133. const  uint8 Music5_TimeTab[] ={                //x4ms
  134.         6,        16,        6,        16,        6,        255,        0,
  135. };


  138. const  uint16 Music6_FrqTab[] ={
  139.         _21,        _21,        _18,        _18,        _16,        _16,        0
  140. };
  141. const  uint8 Music6_TimeTab[] ={                //x4ms
  142.         6,        16,        6,        16,        6,        255,        0,
  143. };




  148. const uint16 Music7_FrqTab[]={
  149.         1324,1324,1574,1574,2645,2645,        2114,2114,2347,2347,3154,3154,        0,
  150. };
  151. const uint8 Music7_TimeTab[]={                //x4ms
  152.         15,          25,           15,            25,   15,    25,        15,     25        , 15 ,     25  ,  15,  255,        0,
  153. };




  158. uint8 Music_Vol=137;    //音量
  159. volatile uint8  Music_Triger=0;   //觸發播放哪一支，例如播放“叮~~~”，則任意地方調用 Music_Triger=MUSIC_DING;
  160. uint8  flg_MusicPlaying=0;   //非零播放中。

  162. //樂曲表指針
  163. uint16 const  *  music_frq_tab;      
  164. uint8 const  *  music_interval_tab;




  169. TIM_TimeBaseInitTypeDef T2_TimeBaseStruct;
  170. TIM_OCInitTypeDef T2_OCInitStruct;

  172. void Music_SetVolumn(uint8 vol){     //設置音量，并且初始化TIM輸出
  173.         uint32 lTmp;
  174.         lTmp=T2_TimeBaseStruct.TIM_Period;
  175.         lTmp*=vol;
  176.         lTmp/=255;
  177.         T2_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;            
  178.         T2_OCInitStruct.TIM_Pulse = lTmp;
  179.         T2_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
  180.         T2_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
  181.         TIM_OC1Init(TIM2, &T2_OCInitStruct);
  182. }


  185. /* ---------------------------------------------------------------
  186.   TIM2 Configuration: Output Compare Toggle Mode:
  187.   TIM2CLK = 72 MHz, Prescaler = 0x9, TIM2 counter clock = 7.2 MHz
  188. --------------------------------------------------------------- */

  190. void Music_SetFrq(uint16 frq){    //  設置頻率并初始化TIM
  191.         uint32 clk;
  192.         clk=7200000;
  193.         clk/=frq;
  194.         clk--;
  195.         /* Time base configuration */
  196.         T2_TimeBaseStruct.TIM_Period = clk;         
  197.         T2_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 0x9;      
  198.         T2_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0x0;   
  199.         T2_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  200.         TIM_TimeBaseInit(TIM2, &T2_TimeBaseStruct);

  202.         Music_SetVolumn(Music_Vol);
  203.       
  204. }


  207. void Music_ChangeFrq(uint16 frq){    //改變頻率。
  208.         uint32 clk;
  209.         clk=7200000;
  210.         clk/=frq;
  211.         clk--;
  212.         /* Time base configuration */
  213.         TIM2_ARR = clk;     
  214.         clk*=Music_Vol;
  215.         clk/=255;
  216.         TIM2_CCR1=clk;
  217. }


  220. void Music_Frq_Enable(void){
  221.         TIM2_CCER|=BIT0;
  222. }

  224. void Music_Frq_Diable(void){
  225.         TIM2_CCER&=(~BIT0);
  226. }



  230. void Music_Init(void){
  231.         Music_SetFrq(4000);

  233.         TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE); // 這個記得要開

  235.         //啟用CCR1寄存器的影子寄存器（直到產生更新事件才更改設置）
  236.         TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);

  238.         Music_Frq_Diable();
  239.         TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
  240. }


  243. void Music_InitIO(void){
  244.         GPIO_InitTypeDef tmpGPIO;
  245.       
  246.         tmpGPIO.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
  247.         tmpGPIO.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

  249.         tmpGPIO.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;
  250.         GPIO_Init(GPIOA,&tmpGPIO);

  252.         tmpGPIO.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
  253.         tmpGPIO.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
  254.         GPIO_Init(GPIOA,&tmpGPIO);
  255.       
  256.         BEEPL_1;
  257. }


  260. void Music_Select(void){
  261.         switch(Music_Triger){
  262.                 default:      
  263.                         flg_MusicPlaying=0;
  264.                         return;
  265.                 case MUSIC_PWR_UP:
  266.                         music_frq_tab=Music1_FrqTab;
  267.                         music_interval_tab=Music1_TimeTab;
  268.                         break;
  269.                 case MUSIC_TURN_ON:
  270.                         music_frq_tab=Music2_FrqTab;
  271.                         music_interval_tab=Music2_TimeTab;
  272.                         break;
  273.                 case MUSIC_DING:
  274.                         music_frq_tab=Music3_FrqTab;
  275.                         music_interval_tab=Music3_TimeTab;
  276.                         break;
  277.                 case MUSIC_TURN_OFF:
  278.                         music_frq_tab=Music4_FrqTab;
  279.                         music_interval_tab=Music4_TimeTab;
  280.                         break;
  281.                 case MUSIC_UP:
  282.                         music_frq_tab=Music5_FrqTab;
  283.                         music_interval_tab=Music5_TimeTab;
  284.                         break;
  285.                 case MUSIC_DOWN:
  286.                         music_frq_tab=Music6_FrqTab;
  287.                         music_interval_tab=Music6_TimeTab;
  288.                         break;
  289.                 case MUSIC_1UP:
  290.                         music_frq_tab=Music7_FrqTab;
  291.                         music_interval_tab=Music7_TimeTab;
  292.                         break;
  293.         }
  294.         flg_MusicPlaying=1;
  295. }



  299. void Music_Srv(void){
  300.         static uint8  PlayStep=0;
  301.         static uint8  PlayCt=0;
  302.         uint8 cTmp;

  304.         if(Music_Triger){
  305.                 Music_Select();
  306.                 Music_Triger=0;
  307.                 PlayStep=0;
  308.                 PlayCt=0;
  309.                
  310.                 Music_ChangeFrq(music_frq_tab[PlayStep]);
  311.                 Music_Frq_Enable();

  313.                 BEEPL_1;
  314.         }
  315.         if(flg_MusicPlaying){
  316.                 cTmp=music_interval_tab[PlayStep];
  317.                 PlayCt++;
  318.                 if(PlayCt>=cTmp){
  319.                         PlayCt=0;
  320.                         PlayStep++;
  321.                         Music_ChangeFrq(music_frq_tab[PlayStep]);
  322.                         if(music_interval_tab[PlayStep]==0){
  323.                                 flg_MusicPlaying=0;      
  324.                         }
  325.                         else{
  326.                                 BEEPL_XOR;
  327.                         }
  328.                 }
  329.                
  330.         }
  331.         else{
  332.                 BEEPL_0;
  333.                 Music_Frq_Diable();
  334.         }
  335. }
復制代碼



作者: ysz    時間: 2020-1-10 13:30
請問：h文件中的GPIOA_DSRR、GPIOA_DRR、BitTst是什么含義，以及#define BEEPL_XOR {if(BitTst(GPIOA_ODR,BIT1)) BEEPL_0; else BEEPL_1;}該怎么理解。
能否告知，謝謝。



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