描述

在這個項目中，我們的目標(biāo)是開發(fā)一個使用 Tiva C 系列 Launchpad 的功能電路，它可以輸出不同頻率的音頻，即一種簡單的“唱歌”形式。這是通過組合電位器和壓電蜂鳴器來實現(xiàn)的：通過扭轉(zhuǎn)電位器，我們改變了探頭內(nèi)部的位置，從而改變了微控制器讀取的電位（就 ADC 信號而言），從而通過壓電蜂鳴器產(chǎn)生各種頻率。此外，您可以通過單擊 SW-2 按鈕來選擇頻率范圍。這是通過“中斷”機制實現(xiàn)的。

該項目分為3個環(huán)節(jié)：

session 1：設(shè)計滿足上述功能要求的功能電路；

會話 2：設(shè)計和實現(xiàn)實現(xiàn)目標(biāo)的代碼；

第 3 節(jié)：測試和改進。

構(gòu)建說明：

組件：TI LaunchPad、5 條跳線、面包板、傾斜開關(guān)、壓電蜂鳴器、電位器、傾斜開關(guān)

補償

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步驟1：

我們首先為設(shè)計創(chuàng)建示意圖，如附件中的示意圖部分所示。

第2步：

然后按照原理圖設(shè)計在面包板上添加電位器、壓電蜂鳴器和傾斜開關(guān)：

將成分添加到面包板上

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第 3 步：

使用跳線將面包板上的組件連接到 TM4C Launchpad

連接的組件

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第4步：

開始對系統(tǒng)進行編程和測試，看看它是否按預(yù)期運行。

軟件設(shè)計：

組件：代碼編寫器工作室

步驟1：

完整代碼見下面的附件。

測試：

我們在系統(tǒng)上運行代碼以優(yōu)化設(shè)計。為了達到最佳性能，我們使用了另一個簡單的系統(tǒng)來找到電位器和輸出電壓之間的相關(guān)性。下圖是新系統(tǒng)的圖像：

測試扭曲程度與電壓之間相關(guān)性的新系統(tǒng)

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因此，我們測量了扭曲程度和輸出電壓之間的相關(guān)性，如下圖所示：

扭角與輸出電壓相關(guān)性的原始數(shù)據(jù)

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角度扭曲和輸出電壓的散點圖

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扭轉(zhuǎn)全角約為270度，因此我們將其分為6個區(qū)域，每次測試增加約45度，測量相應(yīng)的輸出電壓。這會導(dǎo)致蜂鳴器的聲音間隔和音高發(fā)生變化。然而，觀察到的音高變化與 for 循環(huán)的大小之間沒有直接關(guān)系，因為其他因素，如計算機 CPU 的速度和 while 循環(huán)函數(shù)中的步數(shù)也可能影響我們的頻率。聽到。

為了弄清楚 for 循環(huán)大小的變化如何影響頻率，我們在手機上使用了一個應(yīng)用程序來測量頻率。上限對應(yīng)于 100、500、1000，我們確實觀察到頻率下降。但是，當(dāng)我們繼續(xù)提高上限時，頻率停止在 4000 Hz。因此，我們推測蜂鳴器本身的頻率為 4000 Hz。

我們對 for 循環(huán)的操作在蜂鳴器中創(chuàng)建了一個方波，該方波與蜂鳴器的固有頻率相互作用以產(chǎn)生聲音。隨著方波的頻率繼續(xù)下降，固有頻率占主導(dǎo)地位，我們達到了 4000 Hz 的最低頻率。因此，我們放棄了讓蜂鳴器發(fā)出樂曲（200Hz左右）的原始設(shè)計，而是改變聲音的間隔，這也是人耳更容易分辨的頻率，以達到我們通過改變來操縱頻率的目的。通過旋轉(zhuǎn)電位器來測量壓電揚聲器周圍的電位。