【Proteus仿真】蜂鸣器控制系列仿真——蜂鸣器控制/蜂鸣器播放音乐/蜂鸣器播放多种音乐/蜂鸣器和LED组成报警装置

逼子格2025-09-02 15:09

目录

0案例视频效果展示

0.1例子1：开关控制蜂鸣器运行

0.2例子2：蜂鸣器播放不同频率声音

0.3例子3：蜂鸣器演奏不同音阶

0.4例子4：蜂鸣器播放音乐

0.5例子5：蜂鸣器播放多段音乐

0.6例子6：蜂鸣器和LED灯组成的报警装置

1基础知识补充

1.1蜂鸣器基础知识

1.1.1工作原理

1.1.2分类对比

1.1.3选型关键参数

1.1.4常见问题与解决

2例子1：开关控制蜂鸣器运行

2.1电路原理图

2.1.1电路组成及接线

2.2控制程序

2.2.1控制程序步骤

2.2.2源代码

3例子2：蜂鸣器播放不同频率声音

3.1电路原理图

3.1.1电路组成及接线

3.2控制程序

3.2.1控制程序步骤

3.2.2源代码

4例子3：蜂鸣器演奏不同音阶

4.1电路原理图

4.1.1电路组成及接线

4.2控制程序

4.2.1控制程序步骤

4.2.2源代码

5例子4：蜂鸣器播放音乐

5.1电路原理图

5.1.1电路组成及接线

5.2控制程序

5.2.1控制程序步骤

5.2.2源代码

6例子5：蜂鸣器播放多段音乐

6.1电路原理图

6.1.1电路组成及接线

6.2控制程序

6.2.1控制程序步骤

6.2.2源代码

7例子6：蜂鸣器和LED灯组成的报警装置

7.1电路原理图

7.1.1电路组成及接线

7.2控制程序

7.2.1控制程序步骤

7.2.2源代码

[7 硬件工程师笔试面试相关文章链接(部分链接)](#7 硬件工程师笔试面试相关文章链接(部分链接))

摘要：本文介绍了蜂鸣器的基本原理及多种应用案例。主要内容包括：1.蜂鸣器基础知识，包括压电式和电磁式的工作原理、分类对比及选型参数；2.6个典型应用案例：开关控制报警声、播放不同频率声音、演奏音阶、播放音乐、多段音乐选择播放、与LED组成报警装置；3.每个案例均包含电路原理图、控制程序及源代码实现。这些案例展示了如何通过单片机编程控制蜂鸣器实现不同功能，从简单开关控制到复杂音乐播放，为硬件开发提供了实用参考。

0案例视频效果展示

0.1例子1：开关控制蜂鸣器运行

例子19：开关控制蜂鸣器运行

0.2例子2：蜂鸣器播放不同频率声音

例子20：蜂鸣器播放不同频率声音

0.3例子3：蜂鸣器演奏不同音阶

例子21：蜂鸣器演奏不同音阶

0.4例子4：蜂鸣器播放音乐

例子22：蜂鸣器播放音乐

0.5例子5：蜂鸣器播放多段音乐

例子23：蜂鸣器播放多端音乐

0.6例子6：蜂鸣器和LED灯组成的报警装置

例子24：蜂鸣器和LED灯组成的报警装置

1基础知识补充

1.1蜂鸣器基础知识

蜂鸣器是一种能将电信号转换为声音信号的电声器件。

1.1.1工作原理

蜂鸣器按发声原理主要分为两类：

压电式蜂鸣器（Piezoelectric Buzzer ）

利用压电陶瓷材料的压电效应，在施加交变电压时产生机械振动而发声。

特点：结构简单、功耗低、频率高（通常2kHz以上）、声音尖锐，适合报警提示。

需要外部驱动电路（通常是方波信号）。

电磁式蜂鸣器（Electromagnetic Buzzer ）

通过电磁线圈驱动金属振膜振动发声。

特点：声音柔和、频率较低（1kHz~3kHz）、功耗稍大，适合语音、音乐播放。

分为有源 （内置振荡电路，直流供电即可发声）和无源（需外部方波驱动）两种。

1.1.2分类对比

|--------|----------|-----------|----------|----------|
| 类型 | 驱动方式 | 电路复杂度 | 声音特点 | 典型应用 |
| 有源电磁式 | 直流供电 | 低 | 单调"嘀"声 | 家电提示音 |
| 无源电磁式 | 外部方波 | 中 | 可调音调 | 音乐播放 |
| 压电式 | 外部方波 | 中 | 高频尖锐 | 报警器、仪表 |

1.1.3选型关键参数

工作电压：常见3V、5V、12V，需与系统匹配。

谐振频率：压电式通常2kHz~6kHz，电磁式1kHz~3kHz。

声压级（dB ）：距离10cm处测得，常见80~110dB。

尺寸：直径5mm~30mm，需考虑安装空间。

电流：电磁式静态电流10mA~50mA，压电式仅振动时耗电。

1.1.4常见问题与解决

声音太小：检查电压是否达标，或增加三极管放大电路。

杂音：驱动频率偏离谐振点，需调整PWM频率。

误触发：GPIO上电默认高电平导致，可加下拉电阻或反相器。

2例子1：开关控制蜂鸣器运行

实现功能：用K1开关控制报警器，程序控制P1.0输出两种不同频率的声音，模拟很逼真的报警效果

本质 ：通过开关的通断改变电路的导通状态，从而控制电能驱动蜂鸣器振动发声。

2.1电路原理图

2.1.1电路组成及接线

|------------|------------------------------------------------------------------|
| 名称 | 接线 |
| AT89C51单片机 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器 P1.7--->切换开关 |
| 复位电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器 P1.7--->切换开关 |
| 晶振电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器 P1.7--->切换开关 |
| 蜂鸣器 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器 P1.7--->切换开关 |
| 切换开关 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器 P1.7--->切换开关 |

2.2控制程序

2.2.1控制程序步骤

库文件和引脚定义

发生函数

主程序

2.2.2源代码

objectivec 复制代码 
//功能：用K1开关控制报警器，程序控制P1.0输出两种不同频率的声音，模拟很逼真的报警效果

#include<reg51.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit SPK=P1^0;

sbit K1=P1^7;

//发声函数

void Alarm(uchar t)

{

        uchar i,j;

        for(i=0;i<200;i++)

        {

                 SPK=~SPK;

                 for(j=0;j<t;j++);        //由参数t行成不同的频率

        }

}

void main()

{

        SPK=0;

        while(1)

        {

                 if(K1==1)

                 {

                         Alarm(90);

                         Alarm(120);

                 }

        }

}

3例子2：蜂鸣器播放不同频率声音

实现功能：按下不同的按键会蜂鸣器发出不同频率的声音。

本质：按键切换不同频率的本质，是改变电路输出给蜂鸣器的电信号频率，使其振膜以对应频率振动发声。

3.1电路原理图

3.1.1电路组成及接线

|------------|-------------------------------------------------------------------------|
| 名称 | 接线 |
| AT89C51单片机 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P3.7--->蜂鸣器 P1.4-P1.7--->频率切换按钮 |
| 复位电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P3.7--->蜂鸣器 P1.4-P1.7--->频率切换按钮 |
| 晶振电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P3.7--->蜂鸣器 P1.4-P1.7--->频率切换按钮 |
| 蜂鸣器 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P3.7--->蜂鸣器 P1.4-P1.7--->频率切换按钮 |
| 频率切换按钮 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P3.7--->蜂鸣器 P1.4-P1.7--->频率切换按钮 |

3.2控制程序

3.2.1控制程序步骤

库文件和引脚定义

延时函数

按周期t发音函数

主程序

3.2.2源代码

objectivec 复制代码 
//功能：按下不同的按键会蜂鸣器发出不同频率的声音。

#include<reg51.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit BEEP=P3^7;

sbit K1=P1^4;

sbit K2=P1^5;

sbit K3=P1^6;

sbit K4=P1^7;

//延时

void DelayMS(uint x)

{

        uchar t;

        while(x--) for(t=0;t<120;t++);

}

//按周期t发音

void Play(uchar t)

{

        uchar i;

        for(i=0;i<100;i++)

        {

                 BEEP=~BEEP;

                 DelayMS(t);

        }

        BEEP=0;

}

void main()

{

        P1=0xff;

        BEEP=0;

        while(1)

        {

                 if(K1==0)  Play(1);

                 if(K2==0)  Play(2);

                 if(K3==0)  Play(3);

                 if(K4==0)  Play(4);

        }

}

4例子3：蜂鸣器演奏不同音阶

实现功能：使用定时器演奏一段音阶，播放由K1控制。

本质：利用定时器精确控制蜂鸣器电信号频率与时长，按音阶序列依次驱动其振动发声。

4.1电路原理图

4.1.1电路组成及接线

|------------|----------------------------------------------------------------------|
| 名称 | 接线 |
| AT89C51单片机 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器/示波器 P1.7--->控制开关 |
| 复位电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器/示波器 P1.7--->控制开关 |
| 晶振电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器/示波器 P1.7--->控制开关 |
| 蜂鸣器 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器/示波器 P1.7--->控制开关 |
| 控制开关 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器/示波器 P1.7--->控制开关 |
| 示波器 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器/示波器 P1.7--->控制开关 |

4.2控制程序

4.2.1控制程序步骤

库文件和引脚定义

定时器中断函数

延时函数

主程序

4.2.2源代码

如上图所示，不同音阶的模拟信号示波器图

objectivec 复制代码 
//音阶演奏：使用定时器演奏一段音阶，播放由K1控制。

#include<reg51.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit K1=P1^7;

sbit SPK=P1^0;

uint i=0;                            //音符索引

//14个音符放在方式2下的定时寄存器（TH0,TL0）

uchar code HI_LIST[]={0,226,229,232,233,236,238,240,241,242,244,245,246,247,248};

uchar code LO_LIST[]={0,4,13,10,20,3,8,6,2,23,5,26,1,4,3};

//定时器0中断函数

void T0_INT() interrupt 1

{

        TL0=LO_LIST[i];

        TH0=HI_LIST[i];

        SPK=~SPK;

}

//延时

void DelayMS(uint ms)

{

        uchar t;

        while(ms--) for(t=0;t<120;t++);

}

//主程序

void main()

{

        TMOD=0x00;                            //T0方式0

        IE=0x82;

        SPK=0;                     

        while(1)

        {

                 while(K1==1);          //未按键等待

                 while(K1==0);          //等待释放

                 for(i=1;i<15;i++)

                 {

                         TR0=1;                      //播放一个音符

                         DelayMS(500); //播放延时

                         TR0=0;

                         DelayMS(50);

                 }

        }

}

5例子4：蜂鸣器播放音乐

实现功能：播放生日快乐歌，所有频率完全用延时实现，通过开关实现播放启停

本质：以延时循环产生各音频率，开关仅控制该循环是否驱动蜂鸣器发声。

5.1电路原理图

5.1.1电路组成及接线

|------------|----------------------------------------------------------------------|
| 名称 | 接线 |
| AT89C51单片机 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器/示波器 P1.7--->控制开关 |
| 复位电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器/示波器 P1.7--->控制开关 |
| 晶振电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器/示波器 P1.7--->控制开关 |
| 蜂鸣器 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器/示波器 P1.7--->控制开关 |
| 控制开关 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P1.0--->蜂鸣器/示波器 P1.7--->控制开关 |

5.2控制程序

5.2.1控制程序步骤

库文件和引脚定义

音符频率表

节拍表

延时函数

播放函数

主程序

5.2.2源代码

objectivec 复制代码 
//功能：播放生日快乐歌，所有频率完全用延时实现，通过开关实现播放启停

#include<reg51.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit BEEP=P1^0;

sbit K1=P1^7;

//生日快乐歌的音符频率表，不同频率由不同的延时来决定

uchar code SONG_TONE[]={212,212,190,212,159,169,212,212,190,212,142,159,

                                                  212,212,106,126,159,169,190,119,119,126,159,142,159,0};

//生日快乐歌节拍表，节拍决定每个音符的演奏长短

uchar code SONG_LONG[]={9,3,12,12,12,24,9,3,12,12,12,24,

9,3,12,12,12,12,12,9,3,12,12,12,24,0};

//延时

void DelayMS(uint x)

{

        uchar t;

        while(x--) for(t=0;t<120;t++);

}

//播放函数

void PlayMusic()

{

        uint i=0,j,k;

        while((SONG_LONG[i]!=0||SONG_TONE[i]!=0)&&(K1==0))

        {       //播放各个音符，SONG_LONG为拍子长度

                 for(j=0;j<SONG_LONG[i]*20;j++)

                 {



                         BEEP=~BEEP;

                         //SONG_TONE延时表决定了每个音符的频率

                         for(k=0;k<SONG_TONE[i]/3;k++);

     

                 }

                 DelayMS(10);

                 i++;         

        }

}

void main()

{

        BEEP=0;

        while(1)

        {

                 PlayMusic();    //播放生日快乐

        }

}

6例子5：蜂鸣器播放多段音乐

实现功能：内置3段音乐，K1可启动停止音乐播放，K2用于选择音乐段。

本质：K2选曲存入数组，K1启停控制定时器按逐音延时输出对应频率驱动蜂鸣器。

6.1电路原理图

6.1.1电路组成及接线

|------------|------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 名称 | 接线 |
| AT89C51单片机 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P2.0-P2.6--->数码管 P3.7--->蜂鸣器/示波器 P3.2/P1.0--->按键K3/K4 |
| 复位电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P2.0-P2.6--->数码管 P3.7--->蜂鸣器/示波器 P3.2/P1.0--->按键K3/K4 |
| 晶振电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P2.0-P2.6--->数码管 P3.7--->蜂鸣器/示波器 P3.2/P1.0--->按键K3/K4 |
| 数码管 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P2.0-P2.6--->数码管 P3.7--->蜂鸣器/示波器 P3.2/P1.0--->按键K3/K4 |
| 蜂鸣器 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P2.0-P2.6--->数码管 P3.7--->蜂鸣器/示波器 P3.2/P1.0--->按键K3/K4 |
| 按键开关 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P2.0-P2.6--->数码管 P3.7--->蜂鸣器/示波器 P3.2/P1.0--->按键K3/K4 |
| 示波器 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P2.0-P2.6--->数码管 P3.7--->蜂鸣器/示波器 P3.2/P1.0--->按键K3/K4 |

6.2控制程序

6.2.1控制程序步骤

库文件和引脚定义

数码管段码表

标准音符频率对应的延时表

三段音乐的音符

三段音乐的节拍

中断INT0

延时函数

主程序

6.2.2源代码

objectivec 复制代码 
//功能：内置3段音乐，K1可启动停止音乐播放，K2用于选择音乐段。

#include<reg51.h>

#include<intrins.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit K1=P1^0;                          //播放和停止键

sbit SPK=P3^7;                 //蜂鸣器

uchar Song_Index=0,Tone_Index=0;       //当前音乐段索引，音符索引

//数码管段码表

uchar code DSY_CODE[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

//标准音符频率对应的延时表

uchar code HI_LIST[]={0,226,229,232,233,236,238,240,241,242,244,245,246,247,248};

uchar code LO_LIST[]={0,4,13,10,20,3,8,6,2,23,5,26,1,4,3};

//三段音乐的音符

uchar code Song[][50]=

{

        {1,2,3,1,1,2,3,1,3,4,5,3,4,5,5,6,5,3,5,6,5,3,5,3,2,1,2,1,-1},

        {3,3,3,4,5,5,5,5,6,5,3,5,3,2,1,5,6,53,3,2,1,1,-1},

        {3,2,1,3,2,1,1,2,3,1,1,2,3,1,3,4,5,3,4,5,5,6,5,3,5,3,2,1,3,2,1,1,-1}

};

//三段音乐的节拍

uchar code Len[][50]=

{

        {1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,1,1,2,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,1,2,-1},

        {1,1,1,1,1,1,2,1,1,1,1,1,1,1,2,1,1,1,1,1,1,2,2,-1},

        {1,1,2,1,1,2,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,1,1,2,1,1,1,1,1,1,1,2,1,1,2,2,-1}

};

//外部中断0

void EX0_INT() interrupt 0

{

        TR0=0;     //播放结束或者播放中途切换歌曲时停止播放

        Song_Index=(Song_Index+1)%3;     //跳到下一首的开头

        Tone_Index=0;

        P2=DSY_CODE[Song_Index];          //数码管显示当前音乐段号

}

//定时器0中断函数

void T0_INT() interrupt 1

{

        TL0=LO_LIST[Song[Song_Index][Tone_Index]];

        TH0=HI_LIST[Song[Song_Index][Tone_Index]];

        SPK=~SPK;

}

//延时

void DelayMS(uint ms)

{

        uchar t;

        while(ms--) for(t=0;t<120;t++);

}

//主程序

void main()

{

        P2=0xc0;

        SPK=0;

        TMOD=0x00;                            //T0方式0

        IE=0x83;

        IT0=1;

        IP=0x02;

        while(1)

        {

                 while(K1==1);          //未按键等待

                 while(K1==0);          //等待释放

                 TR0=1;                              //开始播放

                 Tone_Index=0;         //从第0个音符开始

                 //播放过程中按下K1可提前停止播放（K1=0）。

                 //若切换音乐段会触发外部中断，导致TR0=0，播放也会停止

                 while(Song[Song_Index][Tone_Index]!=-1&&K1==1&&TR0==1)

                 {

                         DelayMS(300*Len[Song_Index][Tone_Index]);       //播放延时（节拍）

                         Tone_Index++;         //当前音乐段的下一音符索引

                 }

                 TR0=0;                      //停止播放

                 while(K1==0);  //若提前停止播放，按键未释放时等待

        }

}

7例子6：蜂鸣器和LED灯组成的报警装置

实现功能：控制报警灯旋转显示，并发出仿真警报声。

本质：单片机定时器同步产生旋转灯PWM扫描信号与警报声频率信号，驱动灯环旋转并推动蜂鸣器发声。

7.1电路原理图

7.1.1电路组成及接线

|------------|------------------------------------------------------------------------------------|
| 名称 | 接线 |
| AT89C51单片机 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P2.0-P2.7--->旋转灯 P3.7--->蜂鸣器 P3.2--->按键K1 |
| 复位电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P2.0-P2.7--->旋转灯 P3.7--->蜂鸣器 P3.2--->按键K1 |
| 晶振电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P2.0-P2.7--->旋转灯 P3.7--->蜂鸣器 P3.2--->按键K1 |
| 旋转灯 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P2.0-P2.7--->旋转灯 P3.7--->蜂鸣器 P3.2--->按键K1 |
| 蜂鸣器 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P2.0-P2.7--->旋转灯 P3.7--->蜂鸣器 P3.2--->按键K1 |
| 按键 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P2.0-P2.7--->旋转灯 P3.7--->蜂鸣器 P3.2--->按键K1 |

7.2控制程序

7.2.1控制程序步骤

库文件和引脚定义

延时函数

INTO中断函数

定时器0中断函数

定时器1中断函数

主程序

7.2.2源代码

objectivec 复制代码 
//功能：定时器控制报警灯旋转显示，并发出仿真警报声。

#include<reg51.h>

#include<intrins.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit SPK=P3^7;

uchar FRQ=0x00;

//延时

void DelayMS(uint ms)

{

        uchar i;

        while(ms--) for(i=0;i<120;i++);

}

//INT0中断函数

void EX0_INT() interrupt 0

{

        TR0=~TR0;       //开启或停止两定时器，分别控制报警器的声音和LED旋转

        TR1=~TR1;

        if(P2==0x00)

                 P2=0xe0; //开3个旋转灯

        else

                 P2=0x00; //关闭所有LED              

}

//定时器0中断

void T0_INT() interrupt 1

{

        TH0=0xfe;

        TL0=FRQ;

        SPK=~SPK;

}

//定时器1中断

void T1_INT() interrupt 3

{

        TH1=-45000/256;

        TL1=-45000%256;

        P2=_crol_(P2,1);

}

//主程序

void main()

{

        P2=0x00;

        SPK=0x00;

        TMOD=0x11;           //T0、T1方式1

        TH0=0x00;

        TL0=0xff;

        IT0=1;                              

        IE=0x8b;           //开启0，1，3号中断

        IP=0x01;          //INT0设为最高优先

        TR0=0;

        TR1=0;                      //定时器启停由INT0控制，初始关闭

        while(1)

        {

                 FRQ++;

                 DelayMS(1);

        }

}

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