基于STM32的PWM音乐播放器应用设计_马志强

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1、基于ＳＴＭ３２的ＰＷＭ音乐播放器应用设计马志强，王建刚，孙少林，胡明（总参谋部通信训练基地，宣化０７５１００）摘要：基于３２位的ＳＴＭ３２Ｆ１０３，利用ＰＷＭ产生的音频信号驱动蜂鸣器演奏乐曲，实现了音乐播放器的应用设计。该播放器能实现从低音到高音的２１个音阶，并能根据乐谱演奏完整的曲目。测试结果表明，ＰＷＭ的输出信号与各音阶对应的声音频率基本一致，方案切实可行。这一方法也可用于电机控制、电子琴设计等方面，具有较好的实用性。关键词：ＳＴＭ３２；ＰＷＭ；蜂鸣器；定时器；音乐中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：ＡＡｐｐｌｉ

2、ｃａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎｏｆＰＷＭＭｕｓｉｃＰｌａｙｅｒＢａｓｅｄｏｎＳＴＭ３２ＭａＺｈｉｑｉａｎｇ，ＷａｎｇＪｉａｎｇａｎｇ，ＳｕｎＳｈａｏｌｉｎ，ＨｕＭｉｎｇ（ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＴｒａｉｎｉｎｇＢａｓｅｏｆＰＬＡＧｅｎｅｒａｌＳｔａｆｆＨｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ，Ｘｕａｎｈｕａ０７５１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎ３２－ｂｉｔＳＴＭ３２Ｆ１０３，ｕｓｉｎｇａｕｄｉｏｓｉｇｎａｌｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＰＷＭｔｏｄｒｉｖｅａｂｕｚｚｅｒｔｏｐｌａｙｍｕｓｉｃ，ａｍｕｓｉｃｐｌａｙｅｒｉｓｄ

3、ｅ－ｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｐｌａｙｅｒｃａｎｒｅａｌｉｚｅ２１ｓｃａｌｅｓｆｒｏｍｂａｓｓｔｏｔｒｅｂｌｅａｎｄｐｌａｙｃｏｍｐｌｅｔｅｓｏｎｇｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｍｕｓｉｃｓｃｏｒｅｓ．ＴｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｏｕｔｐｕｔｓｉｇｎａｌｓｏｆＰＷＭａｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｖｏｉｃｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｃａｌｅｓ，ａｎｄｔｈｅｓｃｈｅｍｅｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎａｌｓｏｂｅｕｓｅｄｉｎｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ，ｋｅｙｂｏ

4、ａｒｄｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｏｏｎ，ｓｈｏｗｉｎｇｇｏｏｄｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＴＭ３２；ＰＷＭ；ｂｕｚｚｅｒ；ｔｉｍｅｒ；ｍｕｓｉｃ在科研项目开发中，有时会遇到需要播放电话铃声、音乐等情况。简单的做法是购买专用音乐芯片，但该方法的缺点是播放的内容不可变，不能很好地满足项目需求。一般地，可采用８９Ｃ５１等单片机实现音乐播放［１－３］，其播放内容及歌曲数量都可以随时修改，使用上相对方便。随着ＳＴＭ３２系列微处理器的出现，其基于ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ－Ｍ内核的３２位闪存微控制器，高达７２ＭＨｚ的主频，

5、高集成度、实时性、数字信号处理、低功耗、低电压操作等众多特点，使得其应用越来越广泛。本文基于ＳＴＭ３２处理器，根据乐曲简谱制作供程序识别的乐谱，并利用内部定时器产生ＰＷＭ输出信号，驱动蜂鸣器完成自定义乐谱的播放。经测试，播放效果良好。１乐谱简析１．１音阶音阶是音乐必不可少的要素，主要由声音的频率决定。通过给蜂鸣器不同频率的音频脉冲，可以产生不同的音阶，而要产生某频率的音频脉冲，最简单的办法是算出该音频的周期，然后将此周期除以２即为半周期的时间。通过程序控制单片机某引脚半周期为“高”、半周期为“低”，不断交替变换，即

6、可产生该频率的矩形波，接到蜂鸣器上就可发出该频率的声音。若想改变音阶，只需要改变半周期时间即可。表１为Ｃ调时音符频率对照表，据此可产生不同音阶的音符。“＃”表示半音，用于上升或下降半个音，乘以２就提升该声音一个８度音阶，减半则降一个８度。表１Ｃ调时音符频率对照表音符低音／Ｈｚ中音／Ｈｚ高音／Ｈｚ１２６２５２３１０４６２２９４５７８１１７５３３３０６５９１３１８４３４９６９８１３９７５３９２７８４１５６８６４４０８８０１７６０７４９４９８８１９７６１．２节拍若要构成音乐，光有音阶是不够的，还需要节拍，也就是音符持续

7、时间的长短，一般用拍数表示。至于１拍是多少秒，没有严格的规定，只要节拍适宜，声音悦耳即可。假如某首歌曲的节奏是每分钟１２０拍，那么１拍为０．５ｓ，１／４拍为０．１２５ｓ，以此类推可得到其他节拍对应的时长。这样，利用不同的频率，加上与拍数对应的延时，就构成了敬请登录网站在线投稿２０１２年第１１期６３乐曲。２ＳＴＭ３２中的定时器［４］音阶的产生与声音频率有关，为了实现不同音阶，必须能为蜂鸣器提供不同频率的脉冲。为此，选择ＳＴＭ３２芯片，利用其自带的定时器，通过ＰＷＭ产生脉冲信号。ＳＴＭ３２中一共有１１个定时器，包含２个

8、高级控制定时器、４个普通定时器、２个基本定时器，以及２个看门狗定时器和１个系统滴答定时器ＳｙｓＴｉｃｋ。其中，ＴＩＭ１和ＴＩＭ８是高级定时器，时钟由ＡＰＢ２的输出产生。ＴＩＭ２～ＴＩＭ５是普通定时器，ＴＩＭ６和ＴＩＭ７是基本定时器，这６个定时器的时钟由ＡＰＢ１的输出产生。２．１定时时长的计算定时器的一个主要功能就是到指定时间就会产生一个溢出事件，这个时间的设