单片机蜂鸣器多音控制技巧：实现复杂旋律

# 1. 单片机蜂鸣器简介**

单片机蜂鸣器是一种电磁换能器，当单片机输出特定频率的电信号时，蜂鸣器内部的电磁线圈产生磁场，带动振膜振动，从而产生声音。单片机蜂鸣器广泛应用于电子设备中，如报警器、玩具和医疗设备，用于发出警报、提示或音乐。

蜂鸣器的基本结构包括一个电磁线圈、一个振膜和一个共鸣腔。当电磁线圈通电时，产生的磁场与振膜相互作用，使振膜振动。振膜的振动频率与电磁线圈通电频率相同，通过共鸣腔放大后产生声音。

# 2. 单片机蜂鸣器多音控制原理

### 2.1 音频信号的产生

**音频信号的本质：**

音频信号是一种周期性变化的电信号，其频率范围通常在 20Hz 至 20kHz 之间，人耳可以感知到。

**单片机产生音频信号的方法：**

单片机可以通过以下方法产生音频信号：

- **PWM 调制：**利用单片机的 PWM (脉宽调制) 功能，通过改变脉冲的占空比来产生不同频率的方波信号。
- **DAC 输出：**使用单片机的 DAC (数模转换器) 模块，将数字信号转换为模拟信号，从而产生连续的音频信号。

### 2.2 蜂鸣器的驱动方式

**蜂鸣器的类型：**

蜂鸣器主要分为压电式和电磁式两种类型。

- **压电式蜂鸣器：**利用压电效应将电信号转换为机械振动，从而产生声音。
- **电磁式蜂鸣器：**利用电磁线圈产生的磁场驱动金属振膜振动，从而产生声音。

**蜂鸣器的驱动电路：**

根据蜂鸣器的类型，驱动电路也有所不同：

- **压电式蜂鸣器驱动：**一般使用三极管或 MOSFET 作为开关，通过单片机的 I/O 口控制开关的导通和关断，从而驱动蜂鸣器发声。
- **电磁式蜂鸣器驱动：**通常需要一个驱动电路，该电路由晶体管或集成电路组成，负责放大单片机输出的信号并驱动电磁线圈。

**驱动方式选择：**

驱动方式的选择取决于蜂鸣器的类型、功率和所需の音质。

**代码块：**

// 压电式蜂鸣器驱动
void buzzer_piezo_init(void)
{
    // 设置 I/O 口为输出模式
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_PIN_BUZZER;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_MODE_OUT_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

// 产生方波信号
void buzzer_piezo_beep(uint32_t freq, uint32_t duration)
{
    // 计算 PWM 频率
    uint32_t period = 1000000 / freq;
    uint32_t duty = period / 2;

    // 设置 PWM 参数
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = period - 1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

    // 设置 PWM 输出模式
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = duty;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

    // 启动 PWM 输出