蜂鸣器声音优化

1、优化思路

蜂鸣器的控制，在单片机领域，大多数人都是给一定周期的脉冲，蜂鸣器就会发出声音，而本质上，蜂鸣器只是一个金属弹片，声音大小取决于弹片的幅值，而幅值取决于施加的电压大小。电压大小可以使用PWM进行控制，所以这里跟电机的控制一样，可以使用SVPWM进行调制。一个调制频率一个运行频率。在蜂鸣器弹片的发声时间宽度内，用调制频率下PWM波形进行驱动。但是用这种方式，需要使用两个定时器，并进行串联。这种方式会多耗费一个定时器资源。

还有一种方式，是直接使用PWM波形进行驱动，脉宽控制电压，周期控制声音频率，这种方式程序实现更简洁，对硬件资源也更友好，但是有两个缺点，第一，就是声音的大小控制不线性（SVPWM是否线性，未验证）。第二，在低频率段比较生硬，工作在较高音频下效果比较好。

本文采用第二种方式实现蜂鸣器的声音优化，加上强弱控制，颤音控制。

2、强弱控制算法

2.1、线性衰减

2.1.1、公式

y=ax+by = ax +b y=ax+b
当 x = 0时，y = b;

当 y = 0时，x = -b/a;

2.1.2、程序

x为0时，y为最大的音量，y为0时，x为最大的时间长度，所以具体实现函数如下：

//线性衰减
float Voice_Curve_Linear(float volume,float len,uint16_t cnt)
{float a = -volume/len;float b = volume;float y = a*cnt + b;        return y;
}

2.2、抛物线衰减

2.2.1、公式

y=a∗x2+b∗x+cy = a*x^2 + b*x +c y=a∗x2+b∗x+c
1 、当 x = 0时，y = c ,即最大音量;

2 、抛物线顶点公式

（−b/2a,(4ac−b2)/4a）（-b/2a,(4ac-b^2)/4a）（−b/2a,(4ac−b2)/4a）
顶点处：

x=−b/2a；x = -b/2a； x=−b/2a；

y=(4ac−b2)/4a；y = (4ac-b^2)/4a； y=(4ac−b2)/4a；
3、由顶点公式推出

a=c/len2(len为最大时间，c为最大音量)a = c/len^2(len为最大时间，c为最大音量) a=c/len2(len为最大时间，c为最大音量)

b=−2c/lenb = -2c/len b=−2c/len
所以

y=volume/len2∗x2−2volume/len∗x+volume;y =volume/len^2 * x^2 - 2volume/len * x + volume; y=volume/len2∗x2−2volume/len∗x+volume;

2.2.2、程序

程序实现如下：

//抛物线衰减float Voice_Curve_Para(float volume,float len,uint16_t cnt)
{float a = (float)volume/((float)len*(float)len);float b = - 2*(float)volume/(float)len;float y = a*cnt*cnt + b*cnt +(float)volume;        return y;
}

2.3 、sin曲线衰减

在整个的发声的时间段内，通过6个周期的正弦波进行衰减，将小于0的值，直接翻转到第一象限。

2.3.1、公式

正弦函数的公式如下

y=Ksin(wx+fi)y = Ksin(wx + fi) y=Ksin(wx+fi)

周期T=2PI/w周期T = 2PI/w 周期T=2PI/w

2PI/w=len/62PI/w = len/6 2PI/w=len/6
所以

w = 12PI/len

因为正弦函数在x为0时，有也为0，所以需要进行相移PI/4(2PI为一个周期),所以实际的相移为：

fi=len/24fi = len/24 fi=len/24

2.3.2、程序

//sin
float Voice_Curve_Sin(float volume,float len,uint16_t cnt)
{float w,f,K;w = 12*3.14/(len*0.001);f = len/24;K = Voice_Curve_Linear(volume,len,cnt);return (fabs(K*sin(w*cnt*0.001 + f)));}

3、单片机硬件配置

单片机硬件配置为定时器基础配置，这里不表。

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单片机如何发出类似和弦的声音

蜂鸣器声音优化

1、优化思路

2、强弱控制算法

2.1、线性衰减

2.1.1、公式

2.1.2、程序

2.2、抛物线衰减

2.2.1、公式

2.2.2、程序

2.3 、sin曲线衰减

2.3.1、公式

2.3.2、程序

3、单片机硬件配置

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