蜂鸣器
蜂鸣器可以通过电路驱动发出蜂鸣声,广泛应用于电脑、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话、定时器等电子产品中作为发声器件。
蜂鸣器的分类
根据构造方法不同可分为:电磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器;
压电蜂鸣器:
它主要由多谐振荡器、压电蜂鸣器、阻抗匹配器、共鸣箱、外壳等组成。有些压电蜂鸣器的外壳上还装有发光二极管。 多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。 当电源接通(1.5~15V DC工作电压)时,多谐振荡器开始振荡,输出100~500HZ的音频信号。 阻抗匹配装置驱动压电蜂鸣器发声。 压电蜂鸣器采用锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。 陶瓷片两面镀有银电极,经过极化和时效处理后与黄铜或不锈钢片粘合在一起。
电磁蜂鸣器:
电磁蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振膜和外壳组成。 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。 振膜在电磁线圈和磁铁的相互作用下周期性振动并发出声音。
按其驱动方式原理可分为:有源蜂鸣器(a)和无源蜂鸣器(b);
有源蜂鸣器a和无源蜂鸣器b
注:这里的“源”不是指电源,而是指振荡源。
有源蜂鸣器内部有振荡源,一通电就会发出声音; 无源蜂鸣器内部没有振荡源,因此如果使用直流信号则无法发声。 必须用2K-5K方波驱动。
由于内部有多个振荡器电路,有源蜂鸣器通常比无源蜂鸣器更昂贵。
无源蜂鸣器的优点是:
廉价声音的频率是可控的,可以产生“Dolamifa Solasi”的效果。 在某些特殊情况下,可以与LED相同的控制端口重复使用。
有源蜂鸣器的优点是:程序控制方便。
驱动方式
常用的无源蜂鸣器驱动方式有两种:
PWM输出口直接驱动; I/O时序翻转电平用于产生驱动波形来驱动蜂鸣器。
PWM输出口直接驱动利用PWM输出口本身输出一定的方波直接驱动蜂鸣器。 在单片机的软件设置中,有几个系统寄存器用于设置PWM端口的输出。 可以设置占空比、周期等,通过设置这些寄存器来产生频率符合蜂鸣器要求的波形,打开PWM即可。 输出,PWM输出口可以输出该频率的方波。 此时,可以利用该波形来驱动蜂鸣器。 例如,驱动频率为2000Hz的蜂鸣器时,可以知道周期为500μs。 这样,只需将PWM周期设置为500μs,占空比水平设置为250μs,就可以产生频率为2000Hz的方波。 通过此方波可以用于使用晶体管驱动蜂鸣器。
利用I/O定时翻转电平产生驱动波形的方法就麻烦一些。 必须使用定时器来进行计时。 通过定期翻转电平,产生频率满足蜂鸣器要求的波形。 这个波形可以用来驱动蜂鸣器。例如驱动2500Hz的蜂鸣器时,可以知道周期为400μs。 这样,只需每200μs翻转一次驱动蜂鸣器的I/O口电平即可产生2500Hz的频率和1/2duty的占空比。 然后可以通过晶体管放大方波来驱动蜂鸣器。
蜂鸣器模块简介
有源蜂鸣器模块电气参数:
有源蜂鸣器模块
引脚定义:
无源蜂鸣器模块电气参数:
无源蜂鸣器模块
引脚定义:
Arduino实验
接下来我们将使用Arduino UNO来驱动蜂鸣器模块。
硬件设备:
接线图:
接线图
有源蜂鸣器模块方案:有源蜂鸣器驱动简单。 只需要设置I/O高低点即可实现驱动。
//蜂鸣器实现间歇性鸣叫
int buzzer=9; //控制蜂鸣器的引脚
void setup()
{
pinMode(buzzer,OUTPUT); //定义蜂鸣器的引脚为输出
}
void loop()
{
digitalWrite(buzzer,HIGH); //定义蜂鸣器的引脚高电平,静止
delay(1000); //延时1秒
digitalWrite(buzzer,LOW); //定义蜂鸣器的引脚低电平,发声
delay(1000); //延时1秒
}
无源蜂鸣器模块方案:无源蜂鸣器驱动虽然复杂,但可以实现更多的功能,比如改变声音频率、唱歌等。
//蜂鸣器实现不同频率声音
int buzzer=9; //设置控制蜂鸣器IO脚
void setup()
{
pinMode(buzzer,OUTPUT); //设置数字IO脚模式,OUTPUT为辒出
}
void loop()
{
unsigned char i,j;//定义变量
while(1)
{
for(i=0; i<80 ;i++) //输出一个频率的声音
{
digitalWrite(buzzer,HIGH); //发声
delay(1); //延时1ms
digitalWrite(buzzer,LOW); //不发声
delay(1); //延时ms
}
for(i=0;i<100 ; i++) //输出另一个频率的声音
{
digitalWrite(buzzer,HIGH); //发声
delay(2); //延时2ms
digitalWrite(buzzer,LOW); //不发声
delay(2); //延时2ms
}
}
}
//无源蜂鸣器,播放音乐《葫芦娃》
#define NOTE_D0 -1
#define NOTE_D1 294
#define NOTE_D2 330
#define NOTE_D3 350
#define NOTE_D4 393
#define NOTE_D5 441
#define NOTE_D6 495
#define NOTE_D7 556
#define NOTE_DL1 147
#define NOTE_DL2 165
#define NOTE_DL3 175
#define NOTE_DL4 196
#define NOTE_DL5 221
#define NOTE_DL6 248
#define NOTE_DL7 278
#define NOTE_DH1 589
#define NOTE_DH2 661
#define NOTE_DH3 700
#define NOTE_DH4 786
#define NOTE_DH5 882
#define NOTE_DH6 990
#define NOTE_DH7 112
//以上部分是定义是把每个音符和频率值
#define WHOLE 1
#define HALF 0.5
#define QUARTER 0.25
#define EIGHTH 0.25
#define SIXTEENTH 0.625
//这部分是用英文对应了拍子
int tune[] =
{
NOTE_D0,NOTE_D0,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D7,NOTE_DH1,NOTE_D7,NOTE_DH1,NOTE_DH3,NOTE_D7,NOTE_D7,NOTE_D7,NOTE_D3,NOTE_D3,
NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_DH1,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_D3,NOTE_D4,NOTE_D3,NOTE_D4,NOTE_DH1,
NOTE_D3,NOTE_D3,NOTE_D0,NOTE_DH1,NOTE_DH1,NOTE_DH1,NOTE_D7,NOTE_D4,NOTE_D4,NOTE_D7,NOTE_D7,NOTE_D7,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D7,
NOTE_DH1,NOTE_D7,NOTE_DH1,NOTE_DH3,NOTE_D7,NOTE_D7,NOTE_D7,NOTE_D3,NOTE_D3,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_DH1,
NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_D2,NOTE_D3,NOTE_D4,NOTE_DH1,NOTE_D7,NOTE_D7,NOTE_DH1,NOTE_DH1,NOTE_DH2,NOTE_DH2,NOTE_DH3,NOTE_DH1,NOTE_DH1,NOTE_DH1,
NOTE_DH1,NOTE_D7,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D7,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_DH1,NOTE_DH2,NOTE_DH3,NOTE_DH2,NOTE_DH3,NOTE_DH5,
NOTE_DH2,NOTE_DH2,NOTE_DH2,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_DH1,NOTE_D7,NOTE_DH1,NOTE_DH3,NOTE_DH3,NOTE_DH3,NOTE_DH3,NOTE_DH3,
NOTE_D6,NOTE_D7,NOTE_DH1,NOTE_D7,NOTE_DH2,NOTE_DH2,NOTE_DH1,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_DH4,NOTE_DH3,NOTE_DH2,NOTE_DH1,
NOTE_DH3,NOTE_DH3,NOTE_DH3,NOTE_DH3,NOTE_DH6,NOTE_DH6,NOTE_DH5,NOTE_DH5,NOTE_DH3,NOTE_DH2,NOTE_DH1,NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_DH1,
NOTE_DH2,NOTE_DH1,NOTE_DH2,NOTE_DH2,NOTE_DH5,NOTE_DH3,NOTE_DH3,NOTE_DH3,NOTE_DH3,NOTE_DH6,NOTE_DH6,NOTE_DH5,NOTE_DH5,
NOTE_DH3,NOTE_DH2,NOTE_DH1,NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_DH1,NOTE_DH2,NOTE_DH1,NOTE_DH2,NOTE_DH2,NOTE_D7,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D7
}; //这部分就是整首葫芦娃曲子的音符部分,用了一个序列定义为tune,整数
float duration[]=
{
1,1,1,0.5,0.5, 1+0.5,0.5,1,1, 1,1,1,0.5,0.5,
1+0.5,0.5,1,1, 1,1,1,1, 1+0.5,0.5,1,1,
1,1,0.5,0.5,0.5,0.5, 1+0.5,0.5,1,1, 1,1,1,0.5,0.5,
1+0.5,0.5,1,1, 1,1,1,0.5,0.5, 1+0.5,0.5,1,1,
1,1,1,0.5,0.5, 1,0.5,0.25,0.25,0.25,0.5, 0.5,0.5,0.5,0.25,0.5,1,
0.5,0.5,0.5,0.5,1,1, 1,1,1,0.5,0.5, 1+0.5,0.5,1,1,
1,1,1,0.5,0.5, 1.5,0.5,1,1, 1,1,1,1,
0.5,0.5,1,1,0.5,0.5, 1.5,0.25,0.5,1, 1,1,1,1,
1,1,1,1, 1,1,1,1, 0.5,0.5,1,1,0.5,0.5,
1,0.5,0.5,1,1, 1,1,1,1, 1,1,1,1,
0.5,0.5,1,1,0.5,0.5, 1,0.5,0.25,0.5,1, 1,1,1,0.5,0.5
};//这部分是整首曲子的节拍部分,也定义个序列duration,浮点(数组的个数和前面音符的个数是一样的,一一对应)
int length;//这里定义一个变量,后面用来表示共有多少个音符
int tonePin=9; //蜂鸣器的pin
void setup()
{
pinMode(tonePin,OUTPUT);//设置蜂鸣器的pin为输出模式
length = sizeof(tune)/sizeof(tune[0]);//这里用了一个sizeof函数, 可以查出tone序列里有多少个音符
}
void loop()
{
for(int x=0;x<length;x++)//循环音符的次数
{
tone(tonePin,tune[x]);//此函数依次播放tune序列里的数组,即每个音符
delay(400*duration[x]);//每个音符持续的时间,即节拍duration,是调整时间的越大,曲子速度越慢,越小曲子速度越快,自己掌握吧
noTone(tonePin);//停止当前音符,进入下一音符
}
delay(5000);//等待5秒后,循环重新开始
}