基于STM32制作的音乐播放器，用PWM控制蜂鸣器

目录

效果展示 

前言

        一、设计背景

        1.1、知识储备 

        二、系统设计方案

        2.1、实现功能 

        2.2、硬件部分

        2.3、软件部分 

        三、软件设计

         3.1、设计流程图

         3.2、音乐频率的设置

         3.3、编程主要思路

        四、程序设计  

---

效果展示 

 

基于STM32用PWM控制蜂鸣器

---

前言

        音乐播放器项目，我使用PWM输出捕获的方式控制无源蜂鸣器响，这样可以解放主函数的空间，用来控制其他外设。 （PWM的介绍在STM32学习笔记中我做了详细的介绍和应用实例）

        一、设计背景

        1.1、知识储备 

        用到了蜂鸣器、独立按键、LED、PWM输出捕获、引脚重映射、定时器中断等方面的知识。同时还要了解STM32内部时钟树，我用到的开发工具有：STM32 CubeMX和MDK kile5，并且我使用的是HAL库进行的编程。为什么不用标准库主要是因为，HAL库是ST公司一直维护和支持更新的库，它的支持性更好，标准库在2011年就已经停止了维护，但是HAL库的调用更抽象，所以我在学习时用标准库，更加形象具体，能快速的打好基础，而做项目则用的HAL库，可以用cubeMX进行图形化编程，效率更高。两种库各有利弊，不存在谁好谁坏。 而且HAL库只是支持ST公司的单片机，这变相限制了开发移植性。

        二、系统设计方案

        2.1、实现功能 

        1.开发板通电，蜂鸣器能正常播放音乐；

        2.通过按键可以向前\向后切换歌曲；

        3.LED指示灯随着按键的按下进行翻转指示；

        2.2、硬件部分

        使用的是正点原子精英开发板，芯片是STM32F103ZET6，内部时钟为72M。蜂鸣器是无源蜂鸣器，无内部振荡电路，可以改变其频率，使其播放音乐。独立按键控制音乐的播放并且可以切歌。LED做为指示灯，用来判断独立按键是否按下。

        2.3、软件部分 

        PE5、PB5为LED引脚，PB7为PWM输出捕获引脚（TIM4、CH2），PE3、PE4为独立按键控制引脚（开启中断），开启定时器TIM2；

时钟树设置

        三、软件设计

         3.1、设计流程图

         3.2、音乐频率的设置

        这个项目的难点就是设置音乐频率，按照我之前使用51单片机制作音乐播放器的经验，音乐频率，主要是音乐的音符，音调和节拍之间的关系。

        音符决定发音单元，音调决定音量的高低，节拍决定音符发音的时间长短。

         3.3、编程主要思路

        因为我采用PWM和定时器控制蜂鸣器，主要关系是这样的：定时器把握音乐的节拍，PWM把握音调和音符。

        还是得说一下PWM。PWM 周期由定时器分频系数和重装载值共同决定，STM32F103ZET6的主频为72MHZ，设置分频为9，所以最大是8MHZ。而我们所需要的最小频率是262HZ，所以我们只需要计算得到的重装载值不大于定时器的重装载最大值（65535）即可。 

        所以每次转换音符时，动态修改重装载值即可实现 PWM 输出频率的变化，进而控制无源蜂鸣器发声。定时器将进行 ms 中断，判断每拍时间是否到达，到达则播放下一拍。 

        四、程序设计  

---

 篇幅有限，只能展示部分代码，需要全部代码，请私信博主，谢谢。

music.c程序如下： 

#include "music.h"

uint16_t C_FREQ[]={0,262,294,330,349,392,440,
								494,523,587,659,698,784,880,988,
						 1046,1175,1318,1397,1568,1760,1976};

/*-------------------两只老虎--------------------*/

/*频率*/
uint8_t music_two_tiger_f[]={
		1,2,3,1,
		1,2,3,1,
		3,4,5,
		3,4,5,
		5,6,5,6,3,1,
		5,6,5,4,3,1,
		1,5,1,
		1,5,1,
};

/*1/4拍长*/
u16 music_two_tiger_t_echo=150;

/*长度*/
u16 music_two_tiger_len=(sizeof(music_two_tiger_f)/sizeof(uint8_t));

/*拍长*/
uint8_t music_two_tiger_t[]={
		P_1,P_1,P_1,P_1,
		P_1,P_1,P_1,P_1,
		P_1,P_1,P_2,
		P_1,P_1,P_2,
		P_4_3,P_4_1,P_4_3,P_4_1,P_1,P_1,
		P_4_3,P_4_1,P_4_3,P_4_1,P_1,P_1,
		P_1,P_1,P_2,
		P_1,P_1,P_2,
};

/*-------------------春节序曲--------------------*/

/*频率*/
uint8_t music_happy_newyear_f[]={
		3,2,3,5,5,6,
		7,6,7,7,
		3,7,6,5,3,5,
		6,5,6,5,
		5,6,1,6,1,2,
		1,6,5,3,
		5,6,1,2,1,7,
		6,5,6,5,
		3,2,3,5,5,6,
		1,6,3,1,
};

/*1/4拍长*/
u16 music_happy_newyear_t_echo=200;

/*长度*/
u16 music_happy_newyear_len=(sizeof(music_happy_newyear_f)/sizeof(uint8_t));

/*拍长*/
uint8_t music_happy_newyear_t[]={
		P_2_1,P_1,P_2_1,P_2_1,P_1,P_2_1,
		P_1,P_2_1,P_2_1,P_2,
		P_2_1,P_1,P_2_1,P_2_1,P_1,P_2_1,
		P_4_3,P_4_1,P_1,P_2,
		P_4_3,P_4_1,P_1,P_2_1,P_1,P_2_1,
		P_1,P_2_1,P_2_1,P_2,
		P_4_3,P_4_1,P_1,P_2_1,P_1,P_2_1,
		P_4_3,P_4_1,P_1,P_2,
		P_2_1,P_1,P_2_1,P_2_1,P_1,P_2_1,
		P_1,P_2_1,P_2_1,P_2,
};

/*-------------------难忘今宵--------------------*/

/*频率*/
uint8_t music_bitter_unforget_f[]={
  2,3,2,1,2,3,2,5,
	5,5,5,2,4,3,2,
	7,1,2,3,1,7,1,2,3,5,
	5,4,3,4,3,2,1,
	
	5,6,5,4,1,3,4,6,5,5,
	2,6,5,6,4,6,5,
	3,4,3,2,5,3,4,3,2,1,
	
	5,4,3,4,3,2,1,
	6,5,4,1,4,6,5,5,
	6,5,4,1,4,6,5,5,

	3,2,1,5,1,3,2,2,
	3,2,1,5,1,3,5,5,
	3,2,1,5,1,3,1,1,
};

/*1/4拍长*/
u16 music_bitter_unforget_t_echo=300;

/*长度*/
u16 music_bitter_unforget_len=(sizeof(music_bitter_unforget_f)/sizeof(uint8_t));

/*拍长*/
uint8_t music_bitter_unforget_t[]={
  P_2_1,P_4_1,P_4_1,P_1,P_2_1,P_4_1,P_4_1,P_1,
	P_2_1,P_2_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_2,
	P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_1,
	P_2_1,P_2_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_2,
	
  P_2_1,P_4_1,P_4_1,P_2_1,P_2_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_1,
	P_2_1,P_2_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_2,
	P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_1,
	
	P_2_1,P_2_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_2,
	P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_2_1,P_2,
	P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_2_1,P_2,
	
	P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_2_1,P_2,
	P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_2_1,P_2,
	P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_4_1,P_2_1,P_2,
};

struct MUSIC_T music_t;

u8 B0[]="stop";
u8 B1[]="two tigers";
u8 B2[]="happy newyear";
u8 B3[]="bitter_unforget";

void music_tea_seeds(u8 n){
		switch(n){
				case 0:{
						music_t.f=NULL;
						music_t.t=NULL;
						music_t.len=0;
						music_t.t_each=0;
						music_t.name=B0;
								};break;
				case 1:{
						music_t.f=music_two_tiger_f;
						music_t.t=music_two_tiger_t;
						music_t.len=music_two_tiger_len;
						music_t.t_each=music_two_tiger_t_echo;
						music_t.name=B1;
							}; break;
				case 2:{
						music_t.f=music_happy_newyear_f;
						music_t.t=music_happy_newyear_t;
						music_t.len=music_happy_newyear_len;
						music_t.t_each=music_happy_newyear_t_echo;
						music_t.name=B2;
							};break;
				case 3:{
						music_t.f=music_bitter_unforget_f;
						music_t.t=music_bitter_unforget_t;
						music_t.len=music_bitter_unforget_len;
						music_t.t_each=music_bitter_unforget_t_echo;
						music_t.name=B3;
							};break;
				case 4:{

								}; break;
				case 5:{

								};break;
						}
}

beep.c

#include "beep.h"
#include "music.h"
#include "tim.h"

#define TEA_VOL 99

/*
蜂鸣器根据频率发声音
note_f：频率,取值来自于数组
vol:声音，取值范围区间:[0,100]
*/

void my_passive_buzzer_set(uint16_t note_f)
{
		/*计算自动重装载值,计算新的频率*/
		uint16_t Autoreload=(80000.0/(float)C_FREQ[note_f])-1;	
		/*计算音量*/
    uint16_t volume=(((float)Autoreload)/100.0)*TEA_VOL;
	  /*设置自动重装载值*/
		__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim4,Autoreload);	
	  /*设置音量*/
		__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_2,volume);
	  /*情况计算值*/
		__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim4,0);
}

u32 paly_delay_ms=0;
void my_buzzer_play()
{
    static u8 last_flg=255;//记录上一首歌
	
	  /*歌曲切换*/
	  if(last_flg!=music_t.now_flg)
			{
				music_t.now_len=0;
				music_code_get(music_t.now_flg);
				last_flg=mymusic_t.now_flg;
		  }
		if(music_t.now_flg==0)
			{
				passive_buzzer_set(0);
				return;
		  }
		if(paly_delay_ms==0)
			{
					paly_delay_ms=music_t.t_each*music_t.t[music_t.now_len];
					passive_buzzer_set(music_t.f[music_t.now_len]);
				
			  if(music_t.now_len>=(music_t.len-1))
					{
							music_t.now_len=0;
					}else
					{
							music_t.now_len++;
					}
			}else
			{
				 paly_delay_ms--;
			}
}

/*定时器1ms中断*/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
   if(htim->Instance == TIM2)
		 {
					buzzer_play();
     }
}

tim.c

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file    tim.c
  * @brief   This file provides code for the configuration
  *          of the TIM instances.
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "tim.h"

/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

TIM_HandleTypeDef htim2;
TIM_HandleTypeDef htim4;

/* TIM2 init function */
void MX_TIM2_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 0 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 0 */

  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 1 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 1 */
  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = 7200-1;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 9;
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 2 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 2 */

}
/* TIM4 init function */
void MX_TIM4_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN TIM4_Init 0 */

  /* USER CODE END TIM4_Init 0 */

  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};

  /* USER CODE BEGIN TIM4_Init 1 */

  /* USER CODE END TIM4_Init 1 */
  htim4.Instance = TIM4;
  htim4.Init.Prescaler = 9-1;
  htim4.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim4.Init.Period = 65535-1;
  htim4.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim4.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim4) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim4, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim4) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim4, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
  sConfigOC.Pulse = 0;
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim4, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN TIM4_Init 2 */

  /* USER CODE END TIM4_Init 2 */
  HAL_TIM_MspPostInit(&htim4);

}

void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef* tim_baseHandle)
{

  if(tim_baseHandle->Instance==TIM2)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM2_MspInit 0 */

  /* USER CODE END TIM2_MspInit 0 */
    /* TIM2 clock enable */
    __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();

    /* TIM2 interrupt Init */
    HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN TIM2_MspInit 1 */

  /* USER CODE END TIM2_MspInit 1 */
  }
  else if(tim_baseHandle->Instance==TIM4)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM4_MspInit 0 */

  /* USER CODE END TIM4_MspInit 0 */
    /* TIM4 clock enable */
    __HAL_RCC_TIM4_CLK_ENABLE();

    /* TIM4 interrupt Init */
    HAL_NVIC_SetPriority(TIM4_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM4_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN TIM4_MspInit 1 */

  /* USER CODE END TIM4_MspInit 1 */
  }
}
void HAL_TIM_MspPostInit(TIM_HandleTypeDef* timHandle)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(timHandle->Instance==TIM4)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM4_MspPostInit 0 */

  /* USER CODE END TIM4_MspPostInit 0 */

    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    /**TIM4 GPIO Configuration
    PB7     ------> TIM4_CH2
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

  /* USER CODE BEGIN TIM4_MspPostInit 1 */

  /* USER CODE END TIM4_MspPostInit 1 */
  }

}

void HAL_TIM_Base_MspDeInit(TIM_HandleTypeDef* tim_baseHandle)
{

  if(tim_baseHandle->Instance==TIM2)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM2_MspDeInit 0 */

  /* USER CODE END TIM2_MspDeInit 0 */
    /* Peripheral clock disable */
    __HAL_RCC_TIM2_CLK_DISABLE();

    /* TIM2 interrupt Deinit */
    HAL_NVIC_DisableIRQ(TIM2_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN TIM2_MspDeInit 1 */

  /* USER CODE END TIM2_MspDeInit 1 */
  }
  else if(tim_baseHandle->Instance==TIM4)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM4_MspDeInit 0 */

  /* USER CODE END TIM4_MspDeInit 0 */
    /* Peripheral clock disable */
    __HAL_RCC_TIM4_CLK_DISABLE();

    /* TIM4 interrupt Deinit */
    HAL_NVIC_DisableIRQ(TIM4_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN TIM4_MspDeInit 1 */

  /* USER CODE END TIM4_MspDeInit 1 */
  }
}

/* USER CODE BEGIN 1 */

/* USER CODE END 1 */

---

        谢谢支持~