51单片机——蜂鸣器实验

[1. 蜂鸣器概述](#1. 蜂鸣器概述)

[2. 模块电路](#2. 模块电路)

[3. 蜂鸣器驱动电路](#3. 蜂鸣器驱动电路)

[4. 软件设计](#4. 软件设计)

1. 蜂鸣器概述

蜂鸣器是一种将电信号转化为声音信号的器件，常用来产生设备的按键音、报警音等提示信号

蜂鸣器按驱动方式分为有源蜂鸣器 （电磁式蜂鸣器）和无源蜂鸣器（压电式蜂鸣器）

有源蜂鸣器：一般由振荡器、电磁线圈、磁铁、震动膜片、外壳共同组成。内部自带震荡源，将正负极接上直流电压即可持续发声，频率固定

无源蜂鸣器：一般由多谐振荡器，压电蜂鸣片、阻抗匹配器、共鸣箱、外壳共同组成。内部不带震荡源，需要控制器提供震荡脉冲才可发声，调整提供震荡脉冲的频率，可发出不同频率的声音

（对于无源蜂鸣器，输入频率变化的电流才会发出声音。在上电的一瞬间，电流从 0 到 1 瞬间产生一次跳变，所以无源蜂鸣器会响）

2. 模块电路

通过 P2^5 管脚输出一定频率的脉冲信号，控制蜂鸣器工作；

当 P2^5 输出高电平，BEFF 则输出低电平；

当 P2^5 输出低电平，BEFF 则输出高电平；

（图中并没有使用三极管放大电流，而是使用 ULN2003 芯片来驱动）

开发板上使用的是无源蜂鸣器，需要连续输出一定频率的脉冲（高低电平）信号才会发声

因此需要让 P2^5 引脚以一定频率不断输出高低电平信号才能控制蜂鸣器发出声音

3. 蜂鸣器驱动电路

蜂鸣器的功率一般较大，单片机的 IO 口不能直接驱动，需要增加驱动电路

最常用的驱动电路是三极管驱动

NPN型：高电平导通，低电平闭合

PNP型：低电平导通，高电平闭合

此外，驱动电路还有 集成电路驱动

其主要依赖驱动芯片 ULN2003（达林顿晶体管阵列）

达林顿晶体管是两个三极管驱动复合成的，故又称为 **复合管，**可以增大驱动能力

达林顿晶体管常用于步进电机的驱动

4. 软件设计

无源蜂鸣器需要提供一定频率的脉冲信号才能发声，频率大小通常在 1.5 - 5KHZ之间

蜂鸣器发声的本质是：通过高低电平交替产生交流信号驱动振膜振动，振动频率即为发声频率

频率 f（单位：Hz）：每秒振动的次数；

周期 T（单位：s）：完成一次振动（高电平 + 低电平 ）的总时间，满足 T = 1/f；

延时时间：需让高电平和低电平各占「半个周期」（否则无法形成对称振动，声音失真或不发声），因此单端延时时间：T=2t ，t= 1/(2f)。

最低频率（1.5KHz）对应的最大延时

t_max = 1/(2×1500) ≈ 0.000333 秒 = 333 微秒（μs）

最高频率（5KHz）对应的最小延时

t_min = 1/(2×5000) = 0.0001 秒 = 100 微秒（μs）

实验：蜂鸣器发出声音，一段时间后关闭。

cpp 复制代码

#include <at89c51RC2.h>
//蜂鸣器实验

typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;

sbit BEEP = P2^5;

//延时函数
void Delay10us(u8 time)	//@11.0592MHz	10us
{
	unsigned char data i;
	while(time--)
	{
		i = 2;
		while (--i);
	}
}

void main()
{
	u16 i = 2000;	//蜂鸣器发出声音的时间段
	while(1)
	{
		while(i--)
		{
			BEEP = !BEEP;	//y引脚电平反转：高、低、高、低、高......
			Delay10us(20);	//形成200us高电平，200us低电平的交替信号
		}
		i = 0;	//蜂鸣器停止发声
		BEEP = 0;	//蜂鸣器停止发声后，固定引脚为低电平，避免干扰和杂声，让停止状态更稳定
	}
}

控制蜂鸣器声音的大小：

cpp 复制代码

#include <at89c51RC2.h>
//蜂鸣器实验：蜂鸣器响一阵后停止发声

typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;

sbit BEEP = P2^5;

//延时函数
void Delay10us(u8 time)	//@11.0592MHz	10us
{
	unsigned char data i;
	while(time--)
	{
		i = 2;
		while (--i);
	}
}

void main()
{
	u16 i = 2000;	//蜂鸣器发出声音的时间段
	while(1)
	{
		while(i--)
		{
//			BEEP = !BEEP;	//y引脚电平反转：高、低、高、低、高......
//			Delay10us(20);	//形成200us高电平，200us低电平的交替信号

			//改变声音大小
			BEEP = 0;
			Delay10us(10);
			BEEP = 1;
			Delay10us(30);	//高低电平时间加在一起仍为一个周期即可，这里一周是 40
		}
		i = 0;	//蜂鸣器停止发声
		BEEP = 0;	//蜂鸣器停止发声后，固定引脚为低电平，避免干扰和杂声，让停止状态更稳定
	}
}