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  • 单片机驱动蜂鸣器原理与设计
    http://www.ic72.com 发布时间:2008/8/14 11:18:00

      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=0x02; //定时器T0初始化
      TH0=0x06;
      TL0=0x06;
      ET0=1;
      EA=1; //允许总中断

      while(1)
      {
      if(P3_2==0) //检测K1按键
      {
      P1=0x00;
      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;
      }
      }
      }




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