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STM8S 驱动无源蜂鸣器,探讨如何发出和弦尾音

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发表于 2012-9-18 21:52:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
STM8S 的 PD4 引脚具有BEEP 功能,可以输出1K, 2K,4KHz,三种频率的方波。
硬件上采用S8050三极管进行功率驱动。

可以发声,但是声音不好听。
测了一下蜂鸣器两端的波形,居然过冲到10V。
并电容,并电阻,无法改变声音刺耳的状态。

目前想实现类似美的空调的按键音---- 和旋尾音,柔和耐听。效果远远强于简单的方波控制蜂鸣器。
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 楼主| 发表于 2012-9-18 21:55:01 | 显示全部楼层
查到一份专利:四川长虹的

本实用新型提供了一种带和弦发音的蜂鸣器,包括蜂鸣器和控制电路,所述控制电路与CPU的两个信号输出端口相连,第一信号VCK控制电压输入及其作用时间,第二信号CK控制脉冲输入频率。本实用新型采用和弦蜂鸣器,由于空调器CPU采用两路信号VCK、CK变脉宽、变频率控制,采用不同的VCK和CK波形的组合,根据不同的输入信号使蜂鸣器发出不同的声音,和弦悦耳,给人以舒服的享受,克服了传统空调器的蜂鸣器只能发出一种声音,发音单调乏味的不足,在空调器蜂鸣器声音设计时,赋予不同键以不同的声音,当听到蜂鸣器的声音时,就知道按下了什么键,空调器当前处于什么工作模式,直观方便。
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 楼主| 发表于 2012-9-18 22:02:53 | 显示全部楼层
pudn 上下载的资料:
美音蜂鸣器在空调中的应用主要是通过不同的音乐来表达控制器不同状态,或者,对不同操作用不同音乐响应。而不同的 音乐是通过控制芯片内的两个蜂鸣器管脚来控制。一个是控制蜂鸣器的工作情况。而音乐的尾音则是通过关闭控制蜂鸣器,从而附带着 的电容放电所造成的。另一个则是控制蜂鸣器的音乐情况。具体是从晶振到预分频再到分频个计数器的一连 串的控制,进而达到人们想发的音阶、音乐的实现。-
  
美音蜂鸣器.pdf (133 KB, 下载次数: 1124)
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 楼主| 发表于 2012-9-18 22:11:12 | 显示全部楼层
本实用新型公开一种蜂鸣器电路,包括蜂鸣器,还包括开关电路和充放电电路,开关电路包括用于与电源相连的第一端,其第二端与蜂鸣器的第一引脚相连,还包括用于输入节拍信号的控制端,充放电电路串联在蜂鸣器的第一引脚与地之间;蜂鸣器还包括用于输入频率信号的第二引脚。由于用节拍信号控制开关电路的通断,从而控制电源,在输入频率信号的同时,接通开关电路,对蜂鸣器提供电源,并对充放电电路进行充电,在断开频率信号之前,先断开开关电路,此时充放电电路继续对蜂鸣器提供电流,产生余音,之后再断开频率信号,相对于现有技术中直接断开频率信号的生硬音效而言,本实用新型可以产生柔和的尾音,提供蜂鸣器的实用性。

一种蜂鸣器电路

一种蜂鸣器电路,包括蜂鸣器(B),其特征在于:还包括开关电路(1)和充放电电路(2),开关电路(1)包括用于与电源相连的第一端,其第二端与蜂鸣器的第一引脚(B1)相连,还包括用于输入节拍信号的控制端,充放电电路(2)串联在蜂鸣器的第一引脚(B1)与地之间;蜂鸣器(B)还包括用于输入频率信号的第二引脚(B2)。

专利号:  200620034090
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 楼主| 发表于 2012-9-25 08:41:56 | 显示全部楼层
蜂鸣器和弦音发声控制说明
转载地址:
http://ericyu.sinaapp.com/2012/0 ... %E8%AF%B4%E6%98%8E/

前言:现在一些带按键显示控制面板的家电(比较常见的是柜式空调)在按键操作的时候会有悦耳的和弦音发出,特别是开关机或操作上下键时会有不同变调的和弦音,相比普通的嘀嘀声给人更愉悦的操作体验。

1.控制方式说明
此处以型号为SH2225T2PA的蜂鸣器(谐振频率2.6KHz)为例。蜂鸣器模块有两个驱动引脚与MCU相连,一个是振荡信号输入引脚,由MCU提供相应频率的方波信号驱动蜂鸣器发声,一个是供电控制端,供电切断后蜂鸣器靠电解电容放电维持其发声,会有音量渐渐变小的效果。

原理图如下所示, MC9为供电控制端,MC8为振荡信号输入端。MC9为高电平时,三极管Q4导通,然后Q2导通,蜂鸣器开始供电,同时电容CD2充电。若MC8有一定频率的方波信号发出,则蜂鸣器可发出鸣叫。若此时先关掉供电,即MC9置低电平,MC8依然发出方波信号,则蜂鸣器可依靠CD2放电发出声音,但随着电容电量减少,音量会逐渐减小,形成蜂鸣声渐隐的和弦音效果。要实现变调的效果,则可通过短时间内切换发出几种不同频率的蜂鸣声来实现。
和弦蜂鸣器电路.gif

以下是3种比较典型的和弦音的实现细节:(符号说明:Tf:频率给定持续时间(ms) Tv:电压给定持续时间(ms) F:输出频率(KHz))
单声和弦音:短暂鸣响后音量渐隐
    [li]F=2.6,Tv=200,Tf=1000[/li]

开机和弦音:三升调,按音调分3个阶段
    [li]F=2.3,Tv=200,Tf=200[/li][li]F=2.6,Tv=200,Tf=200[/li][li]F=2.9,Tv=100,Tf=2100[/li]

关机和弦音:三降调,按音调分3个阶段
    [li]F=2.9,Tv=200,Tf=200[/li][li]F=2.6,Tv=200,Tf=200[/li][li]F=2.3,Tv=100,Tf=2100[/li]


2.编程实例


MCU:STM8S903K3 开发环境:STVD 4.1.6+Cosmic 4.2.8
/* buzzer.h文件 */

#ifndef __BUZZER_H#define __BUZZER_H
#include "common.h"
#include "beep.h"

typedef enum {
  MONO = 0,     //单音
  POLY_ON = 1,  //开机和弦
  POLY_OFF = 2  //关机和弦
}Tone_Type;  //蜂鸣器声音类型

typedef struct{
  FREQ_Type Freq;    //频率
  u8 OSCTime; //振荡持续时间,最小单位为10ms
  u8 PWRTime; //供电持续时间,最小单位为10ms
} TONE_Def; //音调结构体

void BuzzerStart(Tone_Type ToneType);
void BuzzerCtrl(void);

#endif /* __BUZZER_H */




/* buzzer.c文件 */

#include "buzzer.h"
const TONE_Def Tone1[] = {{FREQ_2K6, 100, 20},{FREQ_NO, 0, 0}};//单音
const TONE_Def Tone2[] = {{FREQ_2K3, 20, 20},{FREQ_2K6, 20, 20},{FREQ_2K9, 210, 10},{FREQ_NO, 0, 0}};//开机和弦音
const TONE_Def Tone3[] = {{FREQ_2K9, 20, 20},{FREQ_2K6, 20, 20},{FREQ_2K3, 210, 10},{FREQ_NO, 0, 0}};//关机和弦音
TONE_Def * pTone;
static u8 BuzzerStatus = 0; //蜂鸣器启动,需要发声时调用

void BuzzerStart(Tone_Type ToneType)
{
  switch (ToneType)
  {
     case MONO:pTone = Tone1;
             break;
     case POLY_ON:
             pTone = Tone2;
             break;

      case POLY_OFF:
             pTone = Tone3;
             break;

      default:
             pTone = Tone1;
             break;
   }
   BuzzerStatus = 0;
}

//蜂鸣器控制,每10ms执行一次
void BuzzerCtrl(void)
{
    static TONE_Def Tone;
    switch (BuzzerStatus)
    {
           case 0:
                Tone = *pTone;
                 if (Tone.Freq != FREQ_NO) //非结束符
                 {//先判断供电持续时间
                      if (Tone.PWRTime != 0)
                      {
                           Tone.PWRTime --;
                           BeepPwrOn();
                       }
                       else
                       {
                           BuzzerStatus = 2;
                           break;
                        }//再判断振荡持续时间
                       if (Tone.OSCTime != 0)
                       {
                             Tone.OSCTime --;
                             BEEP_SetFreq(Tone.Freq);
                             BEEP_On();
                       }
                       else
                       {
                             BeepPwrOff();
                             BuzzerStatus = 2;
                             break;
                       }//判断完成,开始递减计时
                       BuzzerStatus = 1;
                  }
                  else /* Tone.Freq == FREQ_NO */ //是结束符
                   {
                       BuzzerStatus = 2;
                   }
                   break;
             case 1:
                  if (Tone.PWRTime != 0)
                  {
                        Tone.PWRTime --;
                   }
                  else
                  {
                         BeepPwrOff();
                  }
                 if (Tone.OSCTime != 0)
                 {
                        Tone.OSCTime --;
                  }
                  else
                  {
                         BEEP_Off();
                         pTone ++;   //取下一个音调
                         BuzzerStatus = 0;
                  }
                  break;
            
            default:
                   break;
        }
}



以上代码中,BEEP_Off(),BEEP_On(),BeepPwrOff(),BEEP_SetFreq()都在头文件beep.h中声明,由底层代码实现。
上层代码只需在主循环中每10ms调用一次BuzzerCtrl()函数,在需要发音的地方调用一次BuzzerStart()函数,即可实现和弦音的播放了。

思维拓展:依据以上代码的结构,可以很容易的通过定义TONE_Def数组实现任意节奏,任意曲调的输出。如下段:

const TONE_Def Tone4[] = {    //两只老虎(两只老虎两只老虎 跑得快 跑得快)
{FREQ_2K, 25, 25},//1
{FREQ_2K3, 25, 25},//2
{FREQ_2K6, 25, 25},//3
{FREQ_2K, 25, 25},//1
{FREQ_2K, 25, 25},//1
{FREQ_2K3, 25, 25},//2
{FREQ_2K6, 25, 25},//3
{FREQ_2K, 25, 25},//1
{FREQ_2K3, 25, 25},//2
{FREQ_2K6, 25, 25},//3
{FREQ_2K9, 50, 25},//4 稍有停顿
{FREQ_2K3, 25, 25},//2
{FREQ_2K6, 25, 25},//3
{FREQ_2K9, 100, 25},//4 和弦效果
{FREQ_NO, 0, 0} //停止
};


当然,你可以添加一些按键,为每个按键设定一个特定音调的和弦音输出,就做成一个电子琴了,音质很不错的哦
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