使用Tiva C系列Launchpad的功能电路

描述

在这个项目中，我们的目标是开发一个使用 Tiva C 系列 Launchpad 的功能电路，它可以输出不同频率的音频，即一种简单的“唱歌”形式。这是通过组合电位器和压电蜂鸣器来实现的：通过扭转电位器，我们改变了探头内部的位置，从而改变了微控制器读取的电位（就 ADC 信号而言），从而通过压电蜂鸣器产生各种频率。此外，您可以通过单击 SW-2 按钮来选择频率范围。这是通过“中断”机制实现的。

该项目分为3个环节：

session 1：设计满足上述功能要求的功能电路；

会话 2：设计和实现实现目标的代码；

第 3 节：测试和改进。

构建说明：

组件：TI LaunchPad、5 条跳线、面包板、倾斜开关、压电蜂鸣器、电位器、倾斜开关

补偿

 

步骤1：

我们首先为设计创建示意图，如附件中的示意图部分所示。

第2步：

然后按照原理图设计在面包板上添加电位器、压电蜂鸣器和倾斜开关：

将成分添加到面包板上

 

第 3 步：

使用跳线将面包板上的组件连接到 TM4C Launchpad

连接的组件

 

第4步：

开始对系统进行编程和测试，看看它是否按预期运行。

软件设计：

组件：代码编写器工作室

步骤1：

完整代码见下面的附件。

测试：

我们在系统上运行代码以优化设计。为了达到最佳性能，我们使用了另一个简单的系统来找到电位器和输出电压之间的相关性。下图是新系统的图像：

测试扭曲程度与电压之间相关性的新系统

 

因此，我们测量了扭曲程度和输出电压之间的相关性，如下图所示：

扭角与输出电压相关性的原始数据

 

角度扭曲和输出电压的散点图

 

扭转全角约为270度，因此我们将其分为6个区域，每次测试增加约45度，测量相应的输出电压。这会导致蜂鸣器的声音间隔和音高发生变化。然而，观察到的音高变化与 for 循环的大小之间没有直接关系，因为其他因素，如计算机 CPU 的速度和 while 循环函数中的步数也可能影响我们的频率。听到。

为了弄清楚 for 循环大小的变化如何影响频率，我们在手机上使用了一个应用程序来测量频率。上限对应于 100、500、1000，我们确实观察到频率下降。但是，当我们继续提高上限时，频率停止在 4000 Hz。因此，我们推测蜂鸣器本身的频率为 4000 Hz。

我们对 for 循环的操作在蜂鸣器中创建了一个方波，该方波与蜂鸣器的固有频率相互作用以产生声音。随着方波的频率继续下降，固有频率占主导地位，我们达到了 4000 Hz 的最低频率。因此，我们放弃了让蜂鸣器发出乐曲（200Hz左右）的原始设计，而是改变声音的间隔，这也是人耳更容易分辨的频率，以达到我们通过改变来操纵频率的目的。通过旋转电位器来测量压电扬声器周围的电位。