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大家好，我是老耿，高职青椒一枚，一直从事单片机、嵌入式、物联网等课程的教学。对于高职的学生层次，同行应该都懂的，老师在课堂上教学几乎是没什么成就感的。正是如此，才有了借助头条平台寻求认同感和成就感的想法。在这里，我准备陆续把自己花了很多心思设计的教学设计分享出来，如果您正是一名单片机爱好者或是一名同行，欢迎点赞+关注，各位的支持是本人持续输出的动力，多谢多谢！#我要上微头条##STM32##单片机#

一、蜂鸣器硬件分析——无源蜂鸣器的发声原理和电路图

• 核心板上的蜂鸣器

“洋桃1号”核心板上的蜂鸣器

• 有源蜂鸣器与无源蜂鸣器

有源蜂鸣器与无源蜂鸣器的对比

• 蜂鸣器原理图

核心板上蜂鸣器硬件原理图

1、经典的三极管开关电路

• PB5 输出低电平，PNP 三极管导通，蜂鸣器通电；
• PB5 输出高电平，PNP 三极管截止，蜂鸣器断电。

2、通电 ≠ 发声

• 单纯给无源蜂鸣器通电，不仅发不出声音，还可能导致蜂鸣器内部线圈持续通电发热而损坏蜂鸣器。因此，在不使用蜂鸣器的时候，PB5 应输出高电平或浮空关闭三极管。
• 我们应该在PB5 上送出周期性变化的脉冲信号，信号频率的不同，声音的音调就不同。

3、几个电阻的作用

• 蜂鸣器通电后的阻值很小，需要R1 来限流电阻。
• R3 是三极管基极的限流电阻。
• R2 是上拉电阻，即使PB5 浮空，也能将三极管基极拉到高电平。

• 声音信号脉冲

蜂鸣器声音对应的周期性方波

二、蜂鸣器代码分析——利用延时功能产生周期信号作为声音来源

• 工程文件清单

蜂鸣器发声工程文件清单

向工程中添加蜂鸣器驱动文件

• buzzer.h 和 buzzer.c

蜂鸣器驱动文件源码

• main.c 文件

主程序源码

上图中对改变LED状态这句注释的比较多，其实在传达这样一个意识：改变特定端口电平的同时不要改变其他端口的电平，因为其他端口可能连了其他硬件外设。

如果直接写成 GPIO_Write(LEDPORT, a)，那么在改变PB1 和PB0 电平的同时却把PB 组的其他端口给清零了，这不可取。

三、MIDI音效播放——将乐谱中的音符和节拍通过编程体现出来

• 什么是MIDI

音乐数字接口（简称MIDI），是一个工业标准的电子通信协议，为电子乐器等演奏设备（如合成器）定义各种音符或弹奏码，可以说是给电子乐器看的电子乐谱。

• 音符和节拍

首先，我们来看每个音符对应的频率值，这里以频率比较适中的C大调为例（注：太高的调不适合用这种简易的无源蜂鸣器播放，会“破音”）。

C大调音符频率

接着，我们再找一首旋律比较简单的儿歌简谱，找出整段乐谱中最短节拍的那个音符，作为编程的节拍基数，如这里为1/4拍。那么其他音符肯定是这个节拍基数的整数倍。给这个节拍基数定义一个时长（如100ms），这个时长可自己根据节奏快慢来确定。

找到简谱中那个最短的节拍

我们知道，音符信号的周期 = 1/音符频率。而一个周期包含一段低电平和一段高电平，假设各占一半：半周期 = 1/(2∗音符频率) (s) = 10^6/(2∗音符频率) (us)。因此，低电平 delay_us(半周期)，高电平 delay_us(半周期) ，即可产生发出该音符的音调。

最后，我们把每个音符的频率和节拍以数组的形式定义下来。

乐曲数组定义

• 对应源码剖析

在buzzer.c 文件中添加一个乐曲数组定义（上图）和乐曲播放函数（下图）。

乐曲播放函数定义

buzzer.h 文件中补充必要的声明，main.c 文件中调用一下乐曲播放函数。

buzzer.h 和 main.c 文件中的补充

• 实验效果演示

四、项目拓展——结合按键和LED做更多样的音效

• 增加曲目的数量

将曲目数量扩充到 4 支（编号为0~3），旋律自选，效仿已有的曲目数组定义方式。

• 使用一个按键切换曲目

上电之后任选一支曲目播放，播完之后等待KEY1 按下，按一次 KEY1 就切换到下一支曲目，播完一遍继续等待。暂时不考虑播放曲目过程中的按键动作。

• 通过LED显示该曲目的编号

用两个LED 的亮灭表示该曲目的编号，首支曲目为00，第二支为01，以此类推。

（本教程完）