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深圳市诚弘欣科技有限公司&COPYRIGHT&2007&联系电话：&7&&传真：&2联系地址：广东省深圳市宝安区35区黄金台小区&邮编：518088版权所有:&深圳市诚弘欣科技有限公司《中华人民共和国增值电信业务经营许可证》经营许可证编号：粤ICP备号 &&& & 基于32位的STM32F103，利用产生的音频信号驱动蜂鸣器演奏乐曲，实现了音乐播放器的应用设计。该播放器能实现从低音到高音的21个音阶，并能根据乐谱演奏完整的曲目。测试结果表明，PWM的输出信号与各音阶对应的声音基本一致，方案切实可行。这一方法也可用于电机控制、电子琴设计等方面，具有较好的实用性。
& & 在科研项目开发中，有时会遇到需要播放电话铃声、音乐等情况。简单的做法是购买专用音乐芯片，但该方法的缺点是播放的内容不可变，不能很好地满足项目需求。一般地，可采用89C51等实现音乐播放，其播放内容及歌曲数量都可以随时修改，使用上相对方便。随着STM32系列的出现，其基于ARM Cortex&M内核的32位闪存微控制器，高达72 M的主频，高集成度、实时性、数字信号处理、低功耗、低操作等众多特点，使得其应用越来越广泛。本文基于STM32处理器，根据乐曲简谱制作供程序识别的乐谱，并利用内部定时器产生PWM输出信号，驱动蜂鸣器完成自定义乐谱的播放。经测试，播放效果良好。
1 乐谱简析 1．1 音阶 & & 音阶是音乐必不可少的要素，主要由声音的频率决定。通过给蜂鸣器不同频率的音频脉冲，可以产生不同的音阶，而要产生某频率的音频脉冲，最简单的办法是算出该音频的，然后将此周期除以2即为半周期的时间。通过程序控制单片机某引脚半周期为&高&、半周期为&低&，不断交替变换，即可产生该频率的矩形波，接到蜂鸣器上就可发出该频率的声音。若想改变音阶，只需要改变半周期时间即可。表1为C调时音符频率对照表，据此可产生不同音阶的音符。&#&表示半音，用于上升或下降半个音，乘以2就提升该声音一个8度音阶，减半则降一个8度。
& & 1．2 节拍
& & 若要构成音乐，光有音阶是不够的，还需要节拍，也就是音符持续时间的长短，一般用拍数表示。至于1拍是多少秒，没有严格的规定，只要节拍适宜，声音悦耳即可。假如某首歌曲的节奏是每分钟120拍，那么1拍为0．5 s，1／4拍为0．125 s，以此类推可得到其他节拍对应的时长。这样，利用不同的频率，加上与拍数对应的延时，就构成了乐曲。
& & 2 STM32中的定时器
& & 音阶的产生与声音频率有关，为了实现不同音阶，必须能为蜂鸣器提供不同频率的脉冲。为此，选择STM32芯片，利用其自带的定时器，通过PWM产生脉冲信号。STM32中一共有11个定时器，包含2个高级控制定时器、4个普通定时器、2个基本定时器，以及2个看门狗定时器和1个系统滴答定时器SysTiek。其中，TIM1和TIM8是高级定时器，时钟由APB2的输出产生。TIM2～TIM5是普通定时器，TIM6和TIM7是基本定时器，这6个定时器的时钟由APB1的输出产生。
& & 2．1 定时时长的计算
& & 定时器的一个主要功能就是到指定时间就会产生一个溢出事件，这个时间的设置与定时器时钟有关，在定时器时钟基础上进行预，设置计数溢出大小即可。
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松下伺服系统基本接线及常见问题解决方法
一、基本主电源输入采用～220V，从L1、L3接入（实际使用应参照操作手册）；控制电源输入r、t也可直接接～220V;电机见操作手册第22、23页，编码器见操作手册第24～26页，切勿接错。二、试机步骤1.JOG试机功能仅按基本接线就可试机；在数码显示为初始状态‘r 0’下，按‘SET’键，然后连续按‘MODE’键直至数码显示为‘AF－AcL’，然后按上、下键至‘AF-JoG’;按‘SET’键，显示‘JoG -’:按住‘^’键直至显示‘rEAdy’;按住‘’键直至显示‘SrV-on’;按住‘^’键电机反时针旋转，按‘V’电机顺时针旋转，其转速可由参数Pr57设定。按‘SET’键结束。2.内部速度控制方式COM＋（7脚）接＋12～24VDC,COM-（41脚）接该直流电源地；SRV－ON（29脚）接COM-;参数No.53、No.05设置为1：（注此类参数修改后应写入EEPROM,并重新上电）调节参数No.53,即可使电机转动。参数值即为转速，正值反时针旋转，负值顺时针旋转。3.位置控制方式COM＋（7脚）接＋12～24VDC,COM-（41脚）接该直流电源地；SRV－ON（29脚）接COM-;PLUS1（3脚）、SIGN1（5脚）接脉冲源的电源正极（＋5V）；PLUS2（4脚）接脉冲信号，SIGN（6脚）接方向信号；参数No.02设置为0，No42设置为3，No43设置为1；PLUS（4脚）送入脉冲信号，即可使电机转动；改变SIGN2即可改变电机转向。另外，调整参数No.46、No.4B,可改变电机每转所需的脉冲数（即电子齿轮）。二、常见问题解决方法:1.松下数字式交流MHMA 2KW，试机时一上电，电机就振动并有很大的噪声，然后驱动器出现16号报警，该怎么解决？这种现象一般是由于驱动器的增益设置过高，产生了自激震荡。请调整参数No.10、No.11、No.12，适当降低系统增益。（请参考《使用说明书》中关于增益调整的内容）2.松下交流伺服驱动器上电就出现22号报警，为什么？22号报警是编码器故障报警，产生的原因一般有：编码器接线有问题：断线、短路、接错等等，请仔细查对；电机上的编码器有问题：错位、损坏等，请送修。3.松下伺服电机在很低的速度运行时，时快时慢，象爬行一样，怎么办？伺服电机出现低速爬行现象一般是由于系统增益太低引起的，请调整参数No.10、No.11、No.12，适当调整系统增益，或运行驱动器自动增益调整功能。（请参考《使用说明书》中关于增益调整的内容）4.松下交流在位置控制方式下，控制系统输出的是脉冲和方向信号，但不管是正转指令还是反转指令，电机只朝一个方向转，为什么？松下交流在位置控制方式下，可以接收三种控制信号：脉冲/方向、正/反脉冲、A/B正交脉冲。驱动器的出厂设置为A/B正交脉冲（No42为0），请将No42改为3（脉冲/方向信号）。5.松下交流伺服系统的使用中，能否用伺服-ON作为控制电机脱机的信号，以便直接转动电机轴？尽管在SRV-ON信号断开时电机能够脱机（处于自由状态），但不要用它来启动或停止电机，频繁使用它开关电机可能会损坏驱动器。如果需要实现脱机功能时，可以采用控制方式的切换来实现：假设伺服系统需要位置控制，可以将控制方式选择参数No02设置为4，即第一方式为位置控制，第二方式为转矩控制。然后用C-MODE来切换控制方式：在进行位置控制时，使信号C-MODE打开，使驱动器工作在第一方式（即位置控制）下；在需要脱机时，使信号C-MODE闭合，使驱动器工作在第二方式（即转矩控制）下，由于转矩指令输入TRQR未接线，因此电机输出转矩为零，从而实现脱机。6.在我们开发的数控铣床中使用的松下交流伺服工作在模拟控制方式下，位置信号由驱动器的脉冲输出反馈到计算机处理，在装机后调试时，发出运动指令，电机就飞车，什么原因？这种现象是由于驱动器脉冲输出反馈到计算机的A/B正交信号相序错误、形成正反馈而造成，可以采用以下方法处理：A.修改采样程序或算法；B.将驱动器脉冲输出信号的A+和A-（或者B+和B-）对调，以改变相序；C.修改驱动器参数No45，改变其脉冲输出信号的相序。7.在我们研制的一台检测设备中，发现松下交流伺服系统对我们的检测装置有一些干扰，一般应采取什么方法来消除？由于交流伺服驱动器采用了逆变器原理，所以它在控制、检测系统中是一个较为突出的干扰源，为了减弱或消除伺服驱动器对其它电子设备的干扰，一般可以采用以下办法：A.驱动器和电机的接地端应可靠地接地；B.驱动器的电源输入端加隔离变压器和滤波器；C.所有控制信号和检测信号线使用屏蔽线。干扰问题在电子技术中是一个很棘手的难题，没有固定的方法可以完全有效地排除它，通常凭经验和试验来寻找抗干扰的措施。8.伺服电机为什么不会丢步？伺服电机驱动器接收电机编码器的反馈信号，并和指令脉冲进行比较，从而构成了一个位置的半闭环控制。所以伺服电机不会出现丢步现象，每一个指令脉冲都可以得到可靠响应。9.如何考虑松下伺服的供电电源问题？目前，几乎所有日本产交流伺服电机都是三相200V供电，国内电源标准不同，所以必须按以下方法解决：A.对于750W以下的交流伺服，一般情况下可直接将单相220V接入驱动器的L1，L3端子；B.对于其它型号电机，建议使用三相变压器将三相380V 变为三相200V，接入驱动器的 L1，L2，L3。10.对伺服电机进行机械安装时，应特别注意什么？由于每台伺服电机后端部都安装有旋转编码器，它是一个十分易碎的精密光学器件，过大的冲击力肯定会使其损坏。
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