前言

刚学习单片机时，用的都是开发板上的蜂鸣器，硬件电路是非常简单的，只需调好管脚的PWM波的频率或者用定时器来翻转IO口就好了，原理图如下：

这样子的电路会导致蜂鸣器在发声时只是单纯的哔哔叫，最多变一变音调，给人的感觉会很生硬，我们想要的效果是和弦音(其实我也不太懂什么叫和弦音，只知道前辈们都这么叫，在我看来，好像只是加了个延音的效果，声音结束的不会那么生硬)，嘛，总之是比较好听的声音~

硬件设计

看下和弦音的电路吧~

这个电路在设计时，电解电容值标注错了，实际使用时，一般在10uf~47uf效果都还可以。

电路分析

简单分析下这个电路，这个电路相比上一个电路来说，从功能上来说，主要就两个区别：

1.多了一个连接io的网络；
2.多了一个电解电容。

io口分析

原理图上能看到有两个io口，其中：

PA11是要发出PWM波的，PWM的频率决定了蜂鸣器的音调高低。就叫它PWM口好了。
PA12是输出开关量的，输出高电平时，三极管导通，同时电容会被充电，输出低电平时，电容放电，支持三极管的导通，电放完后，蜂鸣器变不会再鸣叫了，可以把这个管脚叫做蜂鸣器的激活管脚。

软件设计

准备工作

我今天想分享的是和弦音蜂鸣器的模块化编程，由于蜂鸣器可能会被用在各种平台上，但io口的配置以及pwm波的配置都不会是通用的，所以这些地方需要读者自己搞定，我可以po出我的相关设置，作为参考：

#define PWM_PERIOD_SET(x)    PWMDTYA &= ~Bin(11000000); PWMDTYA |= ((x&0x03)<<6); PWMPRD = ((x&0x03FC)>>2);
#define PWM_DUTY_SET(x)     PWMDTYA &= ~Bin(00001100); PWMDTYA |= (((x)&0x03)<<2); PWMDTY1 =(((x)&0x03FC)>>2);
#define BUZZER_BEEP_SET(x)  PWM_PERIOD_SET(x);PWM_DUTY_SET(x/2);#define BUZZER_ENABLE       P26 = 1
#define BUZZER_DISABLE      P26 = 0
#define PWM_START           PWMCON |= 0x82
#define PWM_STOP            PWMCON &= ~0x82

我用的是赛元的单片机，根据寄存器描述将PWM设置以及IO口操作用宏定义封装了起来，后面代码只会用到这几个命令：

#define BUZZER_BEEP_SET(x)   PWM_PERIOD_SET(x);PWM_DUTY_SET(x/2);
#define BUZZER_ENABLE       P26 = 1                                    //蜂鸣器使能
#define BUZZER_DISABLE      P26 = 0                                    //蜂鸣器失能
#define PWM_START           PWMCON |= 0x82                         //启动PWM输出
#define PWM_STOP            PWMCON &= ~0x82                            //停止PWM输出

大家可以根据自己的平台来进行封装，一开始宏定义使用起来困难的话，可以用函数来搞定，我们的目的只是设置PWM的频率和占空比而已，方法是多样的~

设计思路

首先看上图，这个其实是控制连接电容的那个IO口的时序图，当时间间隔合适时，它发出的声音是叮(延音)叮(延音)叮(延音)，请先脑补一下。在发声期间，PWM是一直在输出的。
我在写蜂鸣器功能时，是把它当做了一个独立的任务，每10ms会运行一次，这个时间间隔当然可以变化，时间间隔越短，你就能组合出越多的蜂鸣效果。
我设计了这么一个数据结构，用数组来存储每种声音的关键信息(频率信息+时间节点信息)，代码如下：

code u16 beep_node_table[4][9] =
{//频率， 节点1， 节点2， 频率， 节点3， 节点4， 频率， 节点5， 节点6
/*KEY*/ { 187,    17,    50,     0,      0,      0,     0,      0,      0}, //4khz, 500ms
/*ON*/  { 412,    20,    30,     326,    70,     270,   0,      0,      0}, //1.8khz, 500ms,2.3khz, 2400ms
/*END*/ { 187,    50,    100,    0,      0,      0,     0,      0,      0}, //(4khz, 330ms)*3
/*ERR*/ { 187,    33,    66,     0,      0,      0,     0,      0,      0}, //4khz, 660ms
};

1.频率信息很好理解，就是PWM的频率，用于设置蜂鸣器的音调；
2.节点信息，这个是我自己起的名字，是时间节点的意思，以KEY(按键音)这一行代码为栗子，我解释一下，应该也很容易明白。蜂鸣器任务每10ms运行一次，当按键音刚刚被触发时，时间节点是0，运行到蜂鸣器任务后，会首先将频率设置一下，然后启动PWM输出，使能蜂鸣器的电容口，内部计时的变量会累加。当运行了17次(170ms)蜂鸣器任务后，失能蜂鸣器的电容口，PWM输出不做处理，即它依然在输出。当运行了50次(500ms)蜂鸣器任务后，会失能蜂鸣器的电容口，停止PWM端口的输出，这是蜂鸣器就不响了。从出发到结束，蜂鸣器的声音就是–170ms的叮+330ms的延音。

实际代码

直接po上我的蜂鸣器任务代码吧，这样可以对它有更全面的认知。

H文件

#ifndef __TASK_BUZZER_H
#define __TASK_BUZZER_Htypedef enum
{NO_BEEP            = 0    ,   BEEP_KEY        = 1    , BEEP_POWER_ON         = 2    ,   BEEP_PROGRAM_START  = 3    , BEEP_PROGRAM_END  = 4    ,BEEP_ERROR_ALARM   = 5    ,
}BEEP_MODE;extern BEEP_MODE now_beep_mode;extern void task_buzzer(void);
extern void buzzer_beep_set(u8 mode);#endif

C文件

#include "includes.h"typedef enum
{WAIT_FOR_BEEP          = 0    ,IS_BEEPING         = 1    ,HAS_BEEPED         = 2    ,}BEEP_STATE;BEEP_MODE now_beep_mode = BEEP_POWER_ON;
BEEP_STATE beep_state = WAIT_FOR_BEEP;//   BEEP_KEY        = 1    ,
//  BEEP_POWER_ON       = 2    ,
//  BEEP_PROGRAM_START  = 3    ,
//  BEEP_ERROR_ALARM    = 4    ,
//  NO_BEEP         = 0    ,code u16 beep_node_table[4][9] =
{//频率， 节点1， 节点2， 频率， 节点3， 节点4， 频率， 节点5， 节点6
/*KEY*/ { 187,    17,    50,     0,      0,      0,     0,  0,  0}, //4khz, 500ms
/*ON*/  { 412,    20,    30,     326,    70,     270,   0,  0,  0}, //1.8khz, 500ms,2.3khz, 2400ms
/*END*/ { 187,    50,    100,    0,      0,      0,     0,  0,  0}, //(4khz, 330ms)*3
/*ERR*/ { 187,    33,    66,     0,      0,      0,     0,  0,  0}, //4khz, 660ms
};static void beep_control(u8 *now_mode);/*************************************************************/
/*函数名:task_buzzer
/*输  入:无
/*输  出:无
/*描  述:任务3，蜂鸣器任务，每10ms运行一次，选择发声函数
/*************************************************************/
void task_buzzer(void)
{       if((set_menu.beep_state==FUNCTION_OFF)&&(now_beep_mode!=BEEP_ERROR_ALARM)){return;}switch(now_beep_mode){case BEEP_KEY       :   beep_control(&now_beep_mode);   break;case BEEP_POWER_ON    :   beep_control(&now_beep_mode);   break;case BEEP_PROGRAM_START   :   beep_control(&now_beep_mode);   break;case BEEP_PROGRAM_END   : beep_control(&now_beep_mode);   break;case BEEP_ERROR_ALARM :   beep_control(&now_beep_mode);   break;case NO_BEEP      :   beep_control(&now_beep_mode);   break;default: BUZZER_DISABLE;PWM_STOP; break;}
}/*************************************************************/
/*函数名:beep_control
/*输  入:无
/*输  出:无
/*描  述:控制发声,函数太长了，还不够通用，提升空间还很大
/*************************************************************/
static void beep_control(u8 *now_mode)
{static u16 node = 0;static u8  repeat_count = 0;if(beep_state == WAIT_FOR_BEEP){node = 0;repeat_count = 0;beep_state = IS_BEEPING;}if(beep_state == IS_BEEPING){switch(*now_mode){case BEEP_KEY:if(node == 0){BUZZER_BEEP_SET(beep_node_table[0][0]);BUZZER_ENABLE;PWM_START;}if(node == beep_node_table[0][1]){BUZZER_DISABLE;}if(node >= beep_node_table[0][2]){BUZZER_DISABLE;PWM_STOP;*now_mode = NO_BEEP;beep_state = HAS_BEEPED;}             node++;break;case BEEP_POWER_ON:  if(node == 0){BUZZER_BEEP_SET(beep_node_table[1][0]);BUZZER_ENABLE;PWM_START;}if(node == beep_node_table[1][1]){BUZZER_DISABLE;}if(node == beep_node_table[1][2]){BUZZER_BEEP_SET(beep_node_table[1][3]);BUZZER_ENABLE;}if(node == beep_node_table[1][4]){BUZZER_DISABLE;}  if(node >= beep_node_table[1][5]){BUZZER_DISABLE;PWM_STOP;*now_mode = NO_BEEP;beep_state = HAS_BEEPED;}node++;break;case BEEP_PROGRAM_END :if(node == 0){BUZZER_BEEP_SET(beep_node_table[2][0]);BUZZER_ENABLE;PWM_START;}if(node == beep_node_table[2][1]){BUZZER_DISABLE;}if(node >= beep_node_table[2][2]){BUZZER_DISABLE;PWM_STOP;repeat_count++;if(repeat_count>=3){*now_mode = NO_BEEP;                     beep_state = HAS_BEEPED;}else{BUZZER_BEEP_SET(beep_node_table[2][0]);BUZZER_ENABLE;PWM_START;node = 0;}                                               }               node++;break;case BEEP_ERROR_ALARM:if(node == 0){BUZZER_BEEP_SET(beep_node_table[3][0]);BUZZER_ENABLE;PWM_START;}if(node == beep_node_table[3][1]){BUZZER_DISABLE;}if(node >= beep_node_table[3][2]){BUZZER_DISABLE;PWM_STOP;*now_mode = NO_BEEP;beep_state = HAS_BEEPED;}              node++;break;default :beep_state = HAS_BEEPED;BUZZER_DISABLE;PWM_STOP;                   *now_mode = NO_BEEP;break;}}
}/*************************************************************/
/*函数名:buzzer_beep_init
/*输  入:发声模式
/*输  出:无
/*描  述:初始化发声状态
/*************************************************************/
void buzzer_beep_set(u8 mode)
{now_beep_mode = mode;beep_state = WAIT_FOR_BEEP;
}
/*****************************************end*******************************************/

说明

其中用到的宏定义都已经说明过了，重点看下面这一段代码就好了，结合我上面的代码思路章节，应该就可以很好的理解和弦音蜂鸣器的控制了。

         case BEEP_KEY:if(node == 0){BUZZER_BEEP_SET(beep_node_table[0][0]);BUZZER_ENABLE;PWM_START;}if(node == beep_node_table[0][1]){BUZZER_DISABLE;}if(node >= beep_node_table[0][2]){BUZZER_DISABLE;PWM_STOP;*now_mode = NO_BEEP;beep_state = HAS_BEEPED;}             node++;break;

总结

其实这个模块的代码还并不能达到我想要的效果，还有优化的空间，就比如说每一种声音模式要对应一个case分支，这其实还是蛮麻烦的，目前笔者水平有限，暂时想不出如何优化，虽然这种方式不算完美，但是封装的还可以，可以直接拿来使用，希望大家能学到新知识~
如果本文对你有用，请点个赞吧，这是对我莫大的支持，当然也更欢迎评论区留言讨论以及收藏哦~
祝：变得更强！

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