文章目录
- GD - GD32350R_EVAL - PWM实验和验证2 - EmbeddedBuilder - 无源蜂鸣器
- 概述
- 笔记
- 先前失败的实验电路图
- 本次成功的图 - 无源蜂鸣器电路模块
- 接入实验模块
- 实验软件工程
- 主循环实现
- PWM频率改变蜂鸣器声音大小
- 实验结果和官方给的蜂鸣器频率响应曲线基本一样
- 看看实际波形
- END
GD - GD32350R_EVAL - PWM实验和验证2 - EmbeddedBuilder - 无源蜂鸣器
概述
前面做了一个实验(GD - GD32350R_EVAL - PWM实验和验证1)， 确认了如何生成指定频率的PWM波。
今天做了一个实验，用PWM驱动无源蜂鸣器发出声音。
笔记
有源蜂鸣器没找到工业级别的。
无源蜂鸣器有压电式和电磁式。
为了省电，拟采用压电式无源蜂鸣器。
根据自己用的无源蜂鸣器型号，确定发声最高时对应的PWM频率。
现在采用的压电蜂鸣器频率响应曲线对应的最高声音频率为4KHZ.
先前失败的实验电路图
为了省电，想着用PMOS管来控制蜂鸣器电路通断。做了板子实验完，发现不行(蜂鸣器基本不发声，不是频率不对，而是真的就基本没声音)，用示波器看波形，不是方波(而是上升沿为90度，中间会有一个电压保持的平台，然后是一段线性下降的下降沿)，且压差只有2.2V。
应该是PMOS没进入饱和状态导致的。
查了资料，为了使MOS进入饱和状态，UGS压差要10V以上。
UGS > UGSth 只是能将MOS导通，对于信号传递来说没问题。
但是对于电压波形来说，就不合适了。
怪不得查的资料中，没有人用MOS管来控制蜂鸣。
没实验的情况：
- R9我用的是100R, 按照这次实验来说，我应该用0R. 不用限流
- 官方推荐在蜂鸣器2边并联1K的电阻，在失败图上我没并联。
实验的没那么细致，需要时间成本。等以后有时间，再继续实验，看看失败图是否可以改进为有效控制蜂鸣器。
本次成功的图 - 无源蜂鸣器电路模块
为了微调，在电路中串入了电阻(R_ADJ_1/R_ADJ_2), 实验中没有调整，R1/R6都是0R. R2/R3/R4/R7/R8/R9都是NC
用跳线连接了R_ADJ1/R_ADJ_1A, R_ADJ2/R_ADJ2A, 联通了电路。
剩下的元件都是按照电路图来。
接口端子为VCC_3V3/GND/GPIO_BEEP.
接入实验模块
实验平台为 GD32350R_EVAL
找合适的端子接入VCC_3V3/GND.
PA8接入GPIO_BEEP
实验软件工程
直接在 EmbeddedBuilder_v1.4.1.23782\examples\GD32F3x0\examples\CMP\CMP_pwm_signal_control 官方工程上改的。
拿官方工程跑一遍(图形化产生代码，编译，run)，蜂鸣器可以发声。这时PWM是100HZ, 蜂鸣器声音不是很大。
主循环实现
将主循环代码，改一下，让每次run都能听到连续的滴滴声，听清楚了，就不发声了。
int main(void)
{
/* user code [local 0] begin */
int beep_cnt = 0;
/* user code [local 0] end */
msd_system_init();
msd_clock_init();
/* user code [local 1] begin */
/* user code [local 1] end */
msd_gpio_init();
msd_cmp0_init();
msd_timer0_init();
/* user code [local 2] begin */
// hal_cmp_start(&cmp0_info);
// hal_timer_output_compare_start(&timer0_info, TIMER_CH_0);
/* user code [local 2] end */
while(1){
/* user code [local 3] begin */
if (beep_cnt < 200)
{
beep_cnt++;
hal_timer_output_compare_start(&timer0_info, TIMER_CH_0);
hal_sys_basetick_delay_ms(30);
hal_timer_output_compare_stop(&timer0_info, TIMER_CH_0);
hal_sys_basetick_delay_ms(70);
}
/* user code [local 3] end */
}
}
看了gd32f3x0_hal_timer.h, 没看到有方便改变占空比的API.
就用 hal_timer_output_compare_start 开始PWM, 用 hal_timer_output_compare_stop 停止PWM
先这么着.
PWM频率改变蜂鸣器声音大小
做实验时，需要改的初始化代码为PWM载入计数和方波计数。这时，直接改就行，不再需要图形化配置。
反正频率范围也不宽，就手工改，改一次，跑一下，听一下声音，然后和官方的蜂鸣器频率响应图对一下。
void msd_timer0_init(void)
{
/* user code [timer0_init local 0] begin */
/* user code [timer0_init local 0] end */
hal_gpio_init_struct gpio_init_parameter;
hal_timer_init_struct timer0_init_parameter;
hal_timer_output_compare_struct timer0_output_compare_parameter;
hal_timer_clear_source_struct timer0_clear_source_parameter;
hal_timer_break_struct timer0_break_parameter;
hal_rcu_periph_clk_enable(RCU_TIMER0);
hal_gpio_struct_init(&gpio_init_parameter);
gpio_init_parameter.mode = GPIO_MODE_AF_PP;
gpio_init_parameter.pull = GPIO_PULL_NONE;
gpio_init_parameter.ospeed = GPIO_OSPEED_50MHZ;
gpio_init_parameter.af = GPIO_AF_2;
hal_gpio_init(GPIOA, GPIO_PIN_8, &gpio_init_parameter);
hal_timer_struct_init(HAL_TIMER_INIT_STRUCT, &timer0_init_parameter);
hal_timer_struct_init(HAL_TIMER_DEV_STRUCT, &timer0_info);
hal_timer_struct_init(HAL_TIMER_OUTPUT_COMPARE_STRUCT, &timer0_output_compare_parameter);
hal_timer_struct_init(HAL_TIMER_CLEAR_SOURCE_STRUCT, &timer0_clear_source_parameter);
hal_timer_struct_init(HAL_TIMER_BREAK_STRUCT, &timer0_break_parameter);
timer0_init_parameter.prescaler = 107;
timer0_init_parameter.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;
timer0_init_parameter.counter_direction = TIMER_COUNTER_UP;
// PWM = 100HZ, 1 / PWM = 0.01S = 0.01 * 1000000us = 10000us,
// auto_load = 10000 - 1
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 5000 - 1
// PWM = 200HZ, 1 / PWM = 0.005S = 0.005 * 1000000us = 5000us,
// auto_load = 5000 - 1 = 4999
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 5000/2 - 1 = 2500 - 1 = 2499
// PWM = 300HZ, 1 / PWM = 0.003S = 0.003 * 1000000us = 3000us,
// auto_load = 3000 - 1 = 2999
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 3000/2 - 1 = 1500 - 1 = 1499
// PWM = 400HZ, 1 / PWM = 0.0025S = 0.0025 * 1000000us = 2500us,
// auto_load = 2500 - 1 = 2499
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 2500/2 - 1 = 1250 - 1 = 1249
// PWM = 500HZ, 1 / PWM = 0.002S = 0.002 * 1000000us = 2000us,
// auto_load = 2000 - 1 = 1999
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 2000/2 - 1 = 1000 - 1 = 999
// PWM = 600HZ, 1 / PWM = 0.0016S = 0.0016 * 1000000us = 1600us,
// auto_load = 1600 - 1 = 1599
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 1600/2 - 1 = 800 - 1 = 799
// PWM = 700HZ, 1 / PWM = 0.0014S = 0.0014 * 1000000us = 1400us,
// auto_load = 1400 - 1 = 1399
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 1400/2 - 1 = 700 - 1 = 699
// PWM = 800HZ, 1 / PWM = 0.00125S = 0.00125 * 1000000us = 1250us,
// auto_load = 1250 - 1 = 1249
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 1250/2 - 1 = 625 - 1 = 624
// PWM = 900HZ, 1 / PWM = 0.001111S = 0.001111 * 1000000us = 1111us,
// auto_load = 1111 - 1 = 1110
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 1111/2 - 1 = 556 - 1 = 555
// PWM = 1000HZ, 1 / PWM = 0.001000S = 0.001000 * 1000000us = 1000us,
// auto_load = 1000 - 1 = 999
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 1000/2 - 1 = 500 - 1 = 499
// 8.3333333333333333333333333333333e-4
// PWM = 1200HZ, 1 / PWM = 0.000833S = 0.000833 * 1000000us = 833us,
// auto_load = 833 - 1 = 832
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 833/2 - 1 = 417 - 1 = 416
// 7.1428571428571428571428571428571e-4
// PWM = 1400HZ, 1 / PWM = 0.000714S = 0.000714 * 1000000us = 714us,
// auto_load = 714 - 1 = 713
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 714/2 - 1 = 357 - 1 = 356
// 0.000625
// PWM = 1600HZ, 1 / PWM = 0.000625S = 0.000625 * 1000000us = 625us,
// auto_load = 625 - 1 = 624
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 625/2 - 1 = 313 - 1 = 312
// 0.000555
// PWM = 1800HZ, 1 / PWM = 0.000555S = 0.000555 * 1000000us = 555us,
// auto_load = 555 - 1 = 554
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 555/2 - 1 = 278 - 1 = 277
// 0.000500
// PWM = 2000HZ, 1 / PWM = 0.000500S = 0.000500 * 1000000us = 500us,
// auto_load = 500 - 1 = 499
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 500/2 - 1 = 250 - 1 = 249
// 0.000416
// PWM = 2400HZ, 1 / PWM = 0.000416S = 0.000416 * 1000000us = 416us,
// auto_load = 416 - 1 = 415
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 416/2 - 1 = 208 - 1 = 207
// 0.000357
// PWM = 2800HZ, 1 / PWM = 0.000357S = 0.000357 * 1000000us = 357us,
// auto_load = 357 - 1 = 356
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 357/2 - 1 = 179 - 1 = 178
// 0.000313
// PWM = 3200HZ, 1 / PWM = 0.000313S = 0.000313 * 1000000us = 313us,
// auto_load = 313 - 1 = 312
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 313/2 - 1 = 157 - 1 = 156
// 0.000277
// PWM = 3600HZ, 1 / PWM = 0.000277S = 0.000277 * 1000000us = 277us,
// auto_load = 277 - 1 = 276
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 277/2 - 1 = 139 - 1 = 138
// 0.000250
// PWM = 4000HZ, 1 / PWM = 0.000250S = 0.000250 * 1000000us = 250us,
// auto_load = 250 - 1 = 249
// pulse =auto_load / 2 - 1 = 250/2 - 1 = 125 - 1 = 124
timer0_init_parameter.period = 249;
timer0_init_parameter.clock_division = TIMER_CKDIV_DIV1;
timer0_init_parameter.repetition_counter = 0;
timer0_init_parameter.autoreload_shadow = TIMER_CARL_SHADOW_DISABLE;
timer0_init_parameter.master_slave_mode = DISABLE;
timer0_init_parameter.trgo_selection = TIMER_TRI_OUT_SRC_RESET;
hal_timer_init(&timer0_info,TIMER0,&timer0_init_parameter);
timer0_output_compare_parameter.compare_mode = TIMER_OC_MODE_PWM1;
timer0_output_compare_parameter.oc_pulse_value = 124;
timer0_output_compare_parameter.oc_polarity = TIMER_OC_POLARITY_HIGH;
timer0_output_compare_parameter.oc_idlestate = TIMER_OC_IDLE_STATE_LOW;
timer0_output_compare_parameter.oc_shadow = TIMER_OC_SHADOW_DISABLE;
timer0_output_compare_parameter.oc_fastmode = TIMER_OC_FAST_DISABLE;
timer0_output_compare_parameter.oc_clearmode = TIMER_OC_CLEAR_ENABLE;
hal_timer_output_compare_config(&timer0_info,TIMER_CH_0,&timer0_output_compare_parameter);
timer0_clear_source_parameter.clear_source = TIMER_OCPRE_CLEAR_SOURCE_CLR;
hal_timer_ocpre_clear_source_config(&timer0_info,&timer0_clear_source_parameter);
timer0_break_parameter.run_offstate = TIMER_ROS_STATE_DISABLE;
timer0_break_parameter.idel_offstate = TIMER_IOS_STATE_DISABLE;
timer0_break_parameter.break_polarity = TIMER_BREAK_POLARITY_HIGH;
timer0_break_parameter.output_autostate = TIMER_OUTAUTO_DISABLE;
timer0_break_parameter.protect_mode = TIMER_CCHP_PROT_OFF;
timer0_break_parameter.break_state = TIMER_BREAK_DISABLE;
hal_timer_break_config(&timer0_info,&timer0_break_parameter);
/* user code [timer0_init local 1] begin */
// Prescaler value = 107 = 108MHZ / (107 + 1) = 1MHZ
// 不理会“Clock division” !!!
// TIMER0实际执行时钟的周期 = (1 / 1MHZ)s = (1 / 1000,000)s = 0.000001s = 1us 一个TIMER0时钟周期 = 1us
// 4KHZ的周期 = (1 / 4000)s = 0.00025s = 250 us
// 那么4KHZ的PWM波的时钟(TIMER0实际执行时钟的周期)个数 = 250us / 1us = 250个计数 => 自动重装值 = （250 - 1）= 249
// 驱动无源蜂鸣器的PWM波占空比要求是50%, 那么PWM波的比较值 = 250个 * 50% = 125个计数 => CMP比较值 = (125 - 1) = 124
/* user code [timer0_init local 1] end */
}
实验结果和官方给的蜂鸣器频率响应曲线基本一样
只实验到了PWM = 4KHZ，确实声音是最大的，但是离近了(300mm)听，有点刺耳。
当PWM = 1.8KHZ时，声音虽然小了点，但是声音听起来舒服，不刺耳。
看官方推荐，2KHZ的声音样本比较悦耳。
再去找找，看有没有工业级别的2KHZ压电无源蜂鸣器。
看看实际波形
示波器夹子，一端在GND， 另一端在蜂鸣器2脚
看到PWM频率为4KHZ
波形幅度为2.44V
波形也不是方波，而是三角波。
前面失败图，波形不是这种三角波。波形幅度差不多。
是不是没有在蜂鸣器两边并联1K电阻引起的。等后续有时间再实验。
如果能用MOS来控制蜂鸣器，我还是倾向于用MOS来控制。
