使用Tiva C系列Launchpad的功能電路

描述

在這個項目中，我們的目標是開發一個使用 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的：通過扭轉電位器，我們改變了探頭內部的位置，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”機制實現的。

該項目分為3個環節：

session 1：設計滿足上述功能要求的功能電路；

會話 2：設計和實現實現目標的代碼；

第 3 節：測試和改進。

構建說明：

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

補償

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步驟1：

我們首先為設計創建示意圖，如附件中的示意圖部分所示。

第2步：

然后按照原理圖設計在面包板上添加電位器、壓電蜂鳴器和傾斜開關：

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：

開始對系統進行編程和測試，看看它是否按預期運行。

軟件設計：

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：

我們在系統上運行代碼以優化設計。為了達到最佳性能，我們使用了另一個簡單的系統來找到電位器和輸出電壓之間的相關性。下圖是新系統的圖像：

測試扭曲程度與電壓之間相關性的新系統

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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性，如下圖所示：

扭角與輸出電壓相關性的原始數據

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角度扭曲和輸出電壓的散點圖

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

為了弄清楚 for 循環大小的變化如何影響頻率，我們在手機上使用了一個應用程序來測量頻率。上限對應于 100、500、1000，我們確實觀察到頻率下降。但是，當我們繼續提高上限時，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 循環的操作在蜂鳴器中創建了一個方波，該方波與蜂鳴器的固有頻率相互作用以產生聲音。隨著方波的頻率繼續下降，固有頻率占主導地位，我們達到了 4000 Hz 的最低頻率。因此，我們放棄了讓蜂鳴器發出樂曲（200Hz左右）的原始設計，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。通過旋轉電位器來測量壓電揚聲器周圍的電位。