2018年01月11日 | 蜂鸣器在单片机驱动原理与设计

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，本文介绍如何用 单片机 驱动蜂鸣器，他广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电话机等电子产品中作发声器件。

　　蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。

　　电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。

　　压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.5~15v直流工作电压），多谐振荡器起振,输出1.5～2.5kHz的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。

　　下面是电磁式蜂鸣器的外形图片及结构图

　　电磁式蜂鸣器实物图： 电磁式蜂鸣器结构示意图：

　　电磁式蜂鸣器内部构成：
　　1. 防水贴纸
　　2. 线轴
　　3. 线圈
　　4. 磁铁

　　5. 底座
　　6. 引脚
　　7. 外壳
　　8. 铁芯

　　9. 封胶
　　10. 小铁片
　　11. 振动膜
　　12. 电路板

　　一、电磁式蜂鸣器驱动原理

　　蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它， 单片机 io引脚输出的电流较小，单片机输出的ttl电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。s51增强型单片机实验板通过一个三极管c8550来放大驱动蜂鸣器，原理图见下面图3：

s51增强型 单片机 实验板蜂鸣器驱动原理图：

　　蜂鸣器的正极接到vCC（＋5v）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极e，三极管的基级b经过限流电阻r1后由 单片机 的p3.7引脚控制，当p3.7输出高电平时，三极管t1截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当p3.7输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制p3.7脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。

　　程序中改变 单片机 p3.7引脚输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生各种不同音色、音调的声音。另外，改变p3.7输出电平的高低电平占空比，则可以控制蜂鸣器的声音大小，这些我们都可以通过编程实验来验证。

二、蜂鸣器列子

　　下面我们举几个简单的 单片机 驱动蜂鸣器的编程和电路设计的列子。

　　1、简单的蜂鸣器实验程序：本程序通过在p3.7输出一个音频范围的方波，驱动实验板上的蜂鸣器发出蜂鸣声，其中delay延时子程序的作用是使输出的方波频率在人耳朵听觉能力之内的20khz以下，如果没有这个延时程序的话，输出的频率将大大超出人耳朵的听觉能力，我们将不能听到声音。更改延时常数，可以改变输出频率，也就可以调整蜂鸣器的音调。大家可以在实验中更改#228为其他值，听听蜂鸣器音调的改变。

　　org 0000h
　　ajmp main ;跳转到主程序

　　org 0030h
　　main: cpl p3.7 ;蜂鸣器驱动电平取反
　　lcall delay ;延时
　　ajmp main ;反复循环

　　delay: MOV r7,#228 ;延时子程序，更改该延时常数可以改变蜂鸣器发出的音调
　　de1: djnz r7,de1
　　ret
　　end

　　2、倒车警示音实验程序：我们知道各种卡车、货柜车在倒车时候，会发出倒车的蜂鸣警示提示音，同时警示黄灯也同步闪烁，提醒后面的人或车辆注意。本实验例程就实现倒车警示功能，通过实验板上的蜂鸣器发出警示音，同时通过实验板上p1.2和p1.5上的两个黄色发光二极管来发出黄色警示灯。

　　org 0000h
　　ajmp start ;跳转到初始化程序

　　org 0033h
　　start:
　　 MOV sp,#60h ;sp初始化
　　 MOV p3,#0ffh ;端口初始化

　　main: acall sound ;蜂鸣器发声
　　acall ys500m ;延时
　　ajmp main

　　sound:
　　 MOV p1,#11011011b ;点亮2个警示黄色发光二极管
　　 MOV r2,#200 ;响200个周期
　　snd1: clr p3.7 ;输出低电平t1导通,蜂鸣器响
　　acall ys1ms ;延时
　　setb p3.7 ;输出高电平t1截止，蜂鸣器不响
　　acall ys1ms ;延时
　　djnz r2,snd1
　　 MOV p1,#0ffh ;熄灭黄色警示灯
　　ret

　　ys1ms: ;1ms延时子程序
　　 MOV r0,#2
　　yl1: MOV r1,#250 ;改变r0的数值可改变声音频率
　　djnz r1,$
　　djnz r0,yl1
　　ret

　　ys500m: ;500ms延时子程序
　　 MOV r0,#6
　　yl2: MOV r1,#200
　　yl3: MOV r2,#250
　　djnz r2,$
　　djnz r1,yl3
　　djnz r0,yl2
　　ret

　　end

　　3、“叮咚”电子门铃实验程序：常见的家用电子门铃在有客人来访时候，如果按压门铃按钮时，室内会发出“叮咚”声音，本实验程序模拟电子门铃的发音，当我们按压实验板上的k1按钮时候，蜂鸣器发出“叮咚” 音乐 声，是一个比较实用的程序。

　　“叮咚”电子门铃实验asm源程序： “叮咚”电子门铃c语言源程序：
　　org 0000h
　　ljmp start ;跳转到初始化程序

　　org 000bh
　　ljmp pgt0 ;跳转到t0中断服务程序
　　start:
　　obuf1 equ 30h ;初始化程序
　　obuf2 equ 31h
　　obuf3 equ 32h
　　obuf4 equ 33h
　　flagb bit 00h
　　stopb bit 01h
　　k1 bit p3.2 ;定义按钮k1，作为门铃按钮

　　 MOV tmod,#02h ;定时器初始化
　　 MOV th0,#06h
　　 MOV tl0,#06h
　　setb et0 ;启动定时器t0
　　setb ea ;启动总中断

　　main: ;主程序
　　jb k1,main ;检测k1按钮
　　lcall ys10m ;延时去抖动
　　jb k1,main
　　setb tr0 ;按钮有效
　　 MOV p1,#00h ;点亮按钮指示灯
　　 MOV obuf1,#00h
　　 MOV obuf2,#00h
　　 MOV obuf3,#00h
　　 MOV obuf4,#00h
　　clr flagb
　　clr stopb
　　jnb stopb,$
　　 MOV p1,#0ffh
　　ljmp main ;发出“叮咚”完毕，返回重新检测按钮

　　ys10m: ;10ms延时子程序
　　 MOV r6,#20
　　d1: MOV r7,#248
　　djnz r7,$
　　djnz r6,d1
　　ret

　　pgt0: ;定时器t0中断服务程序
　　inc obuf3 ;中断服务程序中发出一声“叮咚”响声
　　 MOV a,obuf3
　　cjne a,#100,next
　　 MOV obuf3,#00h
　　inc obuf4
　　 MOV a,obuf4
　　cjne a,#20,next
　　 MOV obuf4,#00h
　　jb flagb,pgstp
　　cpl flagb
　　ajmp next
　　pgstp:
　　setb stopb
　　clr tr0
　　ljmp int0ret
　　next: jb flagb,sou2
　　inc obuf2
　　 MOV a,obuf2
　　cjne a,#03h,int0ret
　　 MOV obuf2,#00h
　　cpl p3.7
　　ljmp int0ret
　　sou2: inc obuf1
　　 MOV a,obuf1
　　cjne a,#04h,int0ret
　　 MOV obuf1,#00h
　　cpl p3.7
　　ljmp int0ret
　　int0ret:
　　reti

　　end
　　#include
　　unsigned char obuf1;
　　unsigned char obuf2;
　　unsigned int obuf3;

　　bit stopb;
　　bit flagb;

　　void main(void)
　　{
　　unsigned char i,j;

　　tmod=0×02; //定时器t0初始化
　　th0=0×06;
　　tl0=0×06;
　　et0=1;
　　ea=1; //允许总中断

　　while(1)
　　{
　　if(p3_2==0) //检测k1按键
　　{
　　p1=0×00;
　　for(i=10;i>0;i–)
　　for(j=248;j>0;j–);
　　if(p3_2==0)
　　{
　　obuf1=0;
　　obuf2=0;
　　obuf3=0;
　　flagb=0;
　　stopb=0;
　　tr0=1; //启动定时器t0，发出“叮咚”声
　　while(stopb==0);
　　p1=0xff;
　　}
　　}
　　}
　　}

　　void t0(void) interrupt 1 using 0
　　{
　　obuf3++;
　　if(obuf3==2000)
　　{
　　obuf3=0;
　　if(flagb==0)
　　{
　　flagb=~flagb;
　　}
　　else
　　{
　　stopb=1;
　　tr0=0;
　　}
　　}
　　if(flagb==0)
　　{
　　obuf2++;
　　if(obuf2==3)
　　{
　　obuf2=0;
　　p3_7=~p3_7;
　　}
　　}
　　else
　　{
　　obuf1++;
　　if(obuf1==4)
　　{
　　obuf1=0;
　　p3_7=~p3_7;
　　}
　　}
　　}