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HT8 MCU Timer Module 應用範例(1)–如何產生不同頻率的 Buzzer 信號

AN0436T V1.00 1 / 7 December 7, 2016

HT8 MCU Timer Module 應用範例(1)–

如何產生不同頻率的 Buzzer 信號

文件編碼：AN0436T

簡介

市售蜂鳴器(Buzzer)可區分為有源蜂鳴器及無源蜂鳴器二種，這裡指的“源”不是指電源而

是指振盪源。有源蜂鳴器因內部帶振盪源，只要通電就能發出聲響，使用雖方便，但元件

價格較高。而無源蜂鳴器因內部無振盪源，需外部輸入 2kHz~5kHz 方波進行驅動，雖驅動

方式較為複雜，但元件價格較低，時常應用於產品上。本文將介紹 MCU TM 模塊中 STM 比

較匹配輸出模式，說明如何產生不同頻率以驅動 Buzzer。

工作原理

每組定時模塊(TM)皆俱備數種工作模式，經設定 TnM0、TnM1（n 對應 TM 模塊的編號）暫

存器使 STM 成為比較匹配輸出模式。STM 分為 10-Bit 或 16-Bit（參考實際使用之 MCU

Datasheet），通過設定 TnCK2~TnCK0 暫存器來控制計數頻率、TnIO1~TnIO0 決定輸出方式。

模塊中還配置了兩組比較器：比較器 A 和比較器 P，當計數過程中會將 TMnDH、TMnDL

數值與 TMnA（10-Bit/16-Bit）、TMnRP（3-Bit/8-Bit）設定值進行比較，而不同的工作模式

在比較匹配時將產生不同的動作。此處使用的是比較器 A 匹配進行輸出驅動 Buzzer。

STM 計時器模塊結構

下圖為 16-bit STM 計時器模塊的內部結構圖。並非所有 HOLTEK 8-bit Flash MCU 的 STM 內

部結構圖與此圖完全相同，此處僅僅為了方便對範例應用進行說明提供的一個參考。具體

STM 內部結構框圖請參照其對應的 MCU 之 Datasheet。

fSYSfSYS/4

fH/64fH/16

fTBC

TCKn

000

001

010

011

100

101

110

111

TnCK2~TnCK0

16-bit Count-up Counter

8-bit Comparator P

CCRP

b8~b15

b0~b15

16-bit Comparator A

TnONTnPAU

Comparator A Match

Comparator P Match

Counter Clear 01

Output Control

Polarity Control

Pin Control TPn

TnOC

TnM1, TnM0TnIO1, TnIO0

TnAF Interrupt

TnPF Interrupt

TnPOL TnCP

CCRA

TnCCLR

Edge Detector

TnIO1, TnIO0

fH/8

Standard Type TM Block Diagram


AN0436T V1.00 2 / 7 December 7, 2016

HT66F0185 之 STM 比較匹配輸出產生 Buzzer 信號說明

硬體部分

硬體部分通過改變 HT66F0185 PC、PA1、PD 狀態資訊來更改 STM 比較匹配輸出的頻率。通

過指撥開關控制 PC、PA1、PD 的 I/O 埠（均設定為輸入提升）狀態作為計數初值分別裝入

TMnAL、TMnAH，進而達到實時改變輸出頻率的目的。如下圖所示：

SWa7~SWa0

PA1、PC6~PC0 TM0AL 說明

00000000

對應→

11111111 11111111

指撥開關 SWa0~SWa7 分別接 MCU PC0~PC6 及 PA1。

指撥開關 SWb0~SWb3 分別接 MCU PD0~PD3。當指撥

開關撥向 ON 狀態時（即指撥開關的位被置 1），對應

的 I/O 埠被短接到 GND 端（即對應的 I/O 埠被清 0）。

通過將 I/O 埠的狀態讀到 MCU 中，且分別將 SWa 對

應的 I/O 埠狀態寫入 TM0AL 暫存器和將 SWb 對應的

I/O 埠狀態寫入 TM0AH 暫存器的低四位中，藉此改變

STM 的初值，達到改變輸出波形頻率的目的。

00000001 11111110 11111110

00000010 11111101 11111101

00000011 11111100 11111100

… … …

11111100 00000011 00000011

11111101 00000010 00000010

11111110 00000001 00000001

11111111 00000000 00000000

SWb3~SWb0

PD3~PD0 TM0AH

0000

對應→

1111 00001111

0001 1110 00001110

0010 1101 00001101

0011 1100 00001100

… … …

1100 0011 00000011

1101 0010 00000010

1110 0001 00000001

1111 0000 00000000

例：當 SWb3~SWb0=0b1110，SWa7~SWa0=0b00001011 時，對應的 TM0AH=0b00000001，

TM0AL=0b11110100。即設定的初值為 500，程式中設定計時時鐘為 1MHz，所以每 0.5ms 輸

出翻轉一次，即輸出頻率為 1KHz。


AN0436T V1.00 3 / 7 December 7, 2016

比較匹配輸出模式操作範例圖

暫存器設定

Bit 7 TnPAU：TMn 計數器暫停控制位元

0：運行

1：暫停

通過設定此位元為高可使計數器暫停，清零此位元恢復正常計數器操作。當處於

暫停條件時，TMn 保持上電狀態並繼續耗電。當此位由低到高轉換時，計數器將

保留其剩餘值，直到此位元再次改變為低準位，並從此值開始繼續計數。

Bit 6~ 4 TnCK2~TnCK0：選擇 TMn 計數時鐘位元

000：fSYS/4

001：fSYS

010：fH/16

011：fH/64

100：fTBC


AN0436T V1.00 4 / 7 December 7, 2016

101：fH/8

110：TCKn 上升緣時鐘

111：TCKn 下降緣時鐘

此三位元用於選擇 TMn 的時鐘源。外部引腳時鐘源能被選擇在上升緣或下降緣有

效。fSYS是系統時鐘，fH和 fTBC是其它的內部時鐘源，細節方面請參考振盪器章節。

Bit 3 TnON：TMn 計數器 On/Off 控制位元

0：Off

1：On

此位元控制 TMn 的總開關功能。設定此位元為高則使能計數器使其運行，清零此

位元則除能 TMn。清零此位元將停止計數器並關閉 TMn 減少耗電。當此位元經由

低到高轉換時，內部計數器將復位清零；當此位元經由高到低轉換時，內部計數

器將保持其剩餘值，直到此位元再次改變為高準位。若 TMn 處於比較匹配輸出模

式時，當 TnON 位元經由低到高轉換時，TMn 輸出腳將復位至 TnOC 位指定的初

始值。

Bit 2~ 0 未定義，讀為“0”

Bit 7~ 6 TnM1~TnM0：選擇 TMn 工作模式位元

00：比較匹配輸出模式

01：捕捉輸入模式

10：PWM 模式或單脈衝輸出模式

11：定時/計數器模式

這兩位元設定 TMn 需要的工作模式。為了確保操作可靠，TMn 應在 TnM1 和 TnM0

位元有任何改變前先關掉。在定時/計數器模式，TMn 輸出腳控制必須除能。

Bit 5~ 4 TnIO1~TnIO0：選擇 TPn 引腳輸出功能位元

比較匹配輸出模式

00：無變化

01：輸出低

10：輸出高

11：輸出翻轉

在比較匹配輸出模式下，TnIO1 和 TnIO0 位元決定當比較器 A 比較匹配輸出發生

時 TMn 輸出腳如何改變狀態。當比較器 A 比較匹配輸出發生時 TMn 輸出腳能設

為切換高、切換低或翻轉當前狀態。若此兩位元同時為 0 時，這個輸出將不會改

變。TMn 輸出腳的初始值通過 TMnC1 暫存器的 TnOC 位元設定取得。注意，由

TnIO1 和 TnIO0 位元得到的輸出準位必須與通過 TnOC 位元設定的初始值不同，否

則當比較匹配發生時，TMn 輸出腳將不會發生變化。在 TMn 輸出腳改變狀態後，

通過 TnON 位元由低到高準位的轉換復位至初始值。（PWM 模式的說明此處不進

行敘述，請參照 DataSheet。）


AN0436T V1.00 5 / 7 December 7, 2016

Bit 3 TnOC：TMn TPn 輸出控制位元

比較匹配輸出模式

0：初始低

1：初始高

這是 TMn 輸出腳輸出控制位元。它取決於 TMn 此時正運行於比較匹配輸出模式

還是 PWM 模式。在比較匹配輸出模式時，比較匹配發生前其決定 TMn 輸出腳的

邏輯準位值。

Bit 2 TnPOL：TMn TPn 輸出極性控制位元

0：同相

1：反相

此位元控制 TPn 輸出腳的極性。此位元為高時 TMn 輸出腳反相，為低時 TMn 輸

出腳同相。若 TMn 處於定時/計數器模式時其不受影響。

Bit 1 TnDPX：TMn PWM 週期/占空比控制位元

0：CCRP–週期；CCRA–占空比

1：CCRP–占空比；CCRA–週期

此位元決定 CCRA 與 CCRP 暫存器哪個被用於 PWM 波形的週期和占空比控制。

Bit 0 TnCCLR：選擇 TMn 計數器清零條件位元

0：比較器 P 匹配

1：比較器 A 匹配

此位元用於選擇清除計數器的方法。標準型 TM 包括兩個比較器–比較器 A 和比

較器 P。這兩個比較器每個都可以用作清除內部計數器。TnCCLR 位元設為高，計

數器在比較器 A 比較匹配發生時被清除；此位元設為低，計數器在比較器 P 比較

匹配發生或計數器溢出時被清除。計數器溢出清除的方法僅在 CCRP 被清除為 0

時才能生效。


AN0436T V1.00 6 / 7 December 7, 2016

程式流程圖

開始

系統初始化

配置STM

CLR WDT

f_change=1?

f_change=0寫新數據到TMnD

掃描指撥開關狀態

指撥開關狀態發生變化？

f_change=1

Y

N

YN

1、初始化：引腳初始化，PC、PD 輸入提升，使能 TP0。

2、STM 配置：比較匹配輸出模式，輸出翻轉，計時時鐘 fH/8(1MHz)，比較器 A 匹配。

3、指撥按鍵掃描：輪詢指撥按鍵狀態資訊，皆與前次狀態進行比較，一旦發生改變，置

f_change 為 1，且將改變後的指撥按鍵信息給 TMnA 暫存器重新賦值。

程式範例

HOLTEK HT8 MCU 範常式式：V3C 語言範例。

ha0436.zip

結論

驅動無源 Buzzer 元件需求方波頻率 2kHz~5KHz 以及佔空比(Duty) 50%，雖然也可使用 PWM

進行 Buzzer 控制，但必需同時設定頻率及 Duty，使用上較為不便。

比較匹配輸出能固定 50% Duty 輸出，故只要設定輸出的頻率即可，當發生匹配時，就會自

動輸出一個翻轉的準位，使用上比 PWM 輸出模式更加方便。


AN0436T V1.00 7 / 7 December 7, 2016

版本及修改資訊

Date 日期 Author 作者 Issue 發行、修訂說明

2016.07.10 洪凱迪 First Version

參考資料

參考文件 HT66F0185 DataSheet、HT8 FLASH MCU。

如需進一步瞭解，敬請瀏覽 Holtek 官方網站 http://www.holtek.com.tw/home。

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