单片机蜂鸣器有关总结报告.docx

得分评卷教师哈尔滨远东理工学院单片机接口技术及应用名：分院：机电与汽车工程学院专业：电气工程及其自动化学号：2023 年 6 月 5 日蜂鸣器的原理及其应用蜂鸣器是一种一体化构造的电子讯响器，承受直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、 机、定时器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。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”旧标准用“FM”、“ZZG”、“LB”、“JD”等表示。一. 常用蜂鸣器构造原理1. 压电式蜂鸣器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。有的压电式蜂鸣器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。当接通电源后1.515V 直流工作电压，多谐振荡器起振，输出1.52.5kHZ 的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。2. 电磁式蜂鸣器图 1 蜂鸣器内部构造图电磁式蜂鸣器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。1二制作/蜂鸣器制备电磁铁m：在长约 6 厘米的铁螺栓上绕 100 圈导线，线端留下 5 厘米作引线，用透亮胶布把线圈粘好，以免线圈松开，再用胶布把它粘在一个盒子上， 电磁铁就做好了。制备弹片p：从铁罐头盒上剪下一条宽约厘米的长铁片，弯成直角，把电磁铁的一条引线接在弹片上，再用胶布把弹片紧贴在木板上。用曲别针做触头q，用书把曲别针垫高，用胶布粘牢，引出一条导线，如图连接好电路。调整 m 与 p 之间的距离通过移动盒子，使电磁铁能吸引弹片，调整触点与弹片之间的距离，使它们能恰好接触，通电后就可以听到蜂鸣声。图二：蜂鸣器制作示意工图三驱动方式/蜂鸣器由于自激蜂鸣器是直流电压驱动的，不需要利用沟通信号进展驱动，只需对驱动口输出驱动电平并通过三极管放大驱动电流就能使蜂鸣器发出声音，很简洁，这里就不对自激蜂鸣器进展说明白。这里只对必需用1/2duty 的方波信号进展驱动的他激蜂鸣器进展说明。单片机驱动他激蜂鸣器的方式有两种：一种是PWM 输出口直接驱动，另一种是利用 I/O 定时翻转电平产生驱动波形对蜂鸣器进展驱动。PWM 输出口直接驱动是利用PWM 输出口本身可以输出肯定的方波来直接驱动蜂鸣器。在单片机的软件设置中有几个系统存放器是用来设置 PWM 口的输出的， 可以设置占空比、周期等等，通过设置这些存放器产生符合蜂鸣器要求的频率的波形之后，只要翻开PWM 输出，PWM 输出口就能输出该频率的方波，这个时候利用这个波形就可以驱动蜂鸣器了。比方频率为 2023Hz 的蜂鸣器的驱动，可以知道周期为 500s，这样只需要把 PWM 的周期设置为 500s，占空比电平设置为250s，就能产生一个频率为 2023Hz 的方波，通过这个方波再利用三极管就可以去驱动这个蜂鸣器了。而利用 I/O 定时翻转电平来产生驱动波形的方式会比较麻烦一点，必需利用定时器来做定时，通过定时翻转电平产生符合蜂鸣器要求的频率的波形，这个波形就可以用来驱动蜂鸣器了。蜂鸣器电流照旧相对较大，因此需要用三极管驱动， 并且加了一个 100 欧的电阻作为 限流电阻。此外还加了一个 D4 二极管，这个二极管叫做续流二极管。我们的蜂鸣器是感件，当三极管导通 给蜂鸣器供电时，就会有导通电流流过蜂鸣器。而我们知道，电感的一个特点就是电流不能突变，导通时电流是 渐渐加大的，这点没有问题，但当关断时，经“电源-三极管-蜂鸣器-地”这条回路就截断了，过不了任何电流 了，那么储存的电流往哪儿去呢，就是经过这个 D4 和蜂鸣器自身的环路来消耗掉了，从而就避开了关断时由于 电感电流造成的反向冲击。比方为 2500Hz 的蜂鸣器的驱动，可以知道周期为 400s，这样只需要驱动蜂鸣器的 I/O 口每 200s 翻转一次电平就可以产生一个频率为 2500Hz，占空比为 1/2dut 的方波，再通过三极管放大就可以驱动这个蜂鸣器了。四电路原理图图三：驱动电路图使用 SH69P43 为掌握芯片，使用 4MHz 晶振作为主振荡器。PORTC.3/T0 作为 I/O 口通过三极管 Q2 来驱动蜂鸣器 LS1，而 PORTC.2/PWM0 则作为 PWM 输出口通过三极管 Q1 来驱动蜂鸣器 LS2。另外在 PORTA.3 和 PORTA.2 分别接了两个按键，一个是 PWM 按键，是用来掌握 PWM 输出口驱动蜂鸣器使用的； 另一个是 PORT 按键，是用来掌握 I/O 口驱动蜂鸣器使用的。连接按键的 I/O 口开内部上拉电阻。软件设计方法先分析一下蜂鸣器。所使用的蜂鸣器的工作频率是 2023Hz，也就是说蜂鸣器的驱动信号波形周期是 500s，由于是 1/2duty 的信号，所以一个周期内的高电平和低电平的时间宽度都为 250s。软件设计上，我们将依据两种驱动方式来进展说明。a) PWM 输出口直接驱动蜂鸣器方式由于 PWM 只掌握固定频率的蜂鸣器，所以可以在程序的系统初始化时就对 PWM 的输出波形进展设置。首先依据 SH69P43 的 PWM 输出的周期宽度是 10 位数据来选择 PWM 时钟。系统使用 4MHz 的晶振作为主振荡器，一个tosc 的时间就是 0.25s，假设是将PWM 的时钟设置为 tosc 的话，则蜂鸣器要求的波形周期 500s 的计数值为 500s/0.25s=202310=7D016，7D0H 为 11 位的数据，而 SH69P43 的 PWM输出周期宽度只是 10 位数据，所以选择 PWM 的时钟为 tosc 是不能实现蜂鸣器所要的驱动波形的。这里我们将 PWM 的时钟设置为 4tosc，这样一个 PWM 的时钟周期就是 1s 了， 由此可以算出 500s 对应的计数值为 500s/1s=50010=1F416，即分别在周期存放器的高 2 位、中 4 位和低 4 位三个存放器中填入 1、F 和 4，就完成了对输出周期的设置。再来设置占空比存放器，在 PWM 输出中占空比的实现是通过设定一个周期内电平的宽度来实现的。当输出模式选择为一般模式时，占空比存放器是用来设置高电平的宽度。250s 的宽度计数值为 250s/1s=250 10=0FA16。只需要在占空比存放器的高 2 位、中 4 位和低 4 位中分别填入 0、F 和 A 就可以完成对占空比的设置了，设置占空比为 1/2duty。以后只需要翻开 PW 输出，PWM 输出口自然就能输出频率为 2023Hz、占空比为1/2duty 的方波。b) I/O 口定时翻转电平驱动蜂鸣器方式使用 I/O 口定时翻转电平驱动蜂鸣器方式的设置比较简洁，只需要对波形分析一下。由于驱动的信号刚好为周期 500s，占空比为 1/2duty 的方波，只需要每250s 进展一次电平翻转，就可以得到驱动蜂鸣器的方波信号。在程序上，可以使用 TIMER0 来定时，将 TIMER0 的预分频设置为/1，选择 TIMER0 始终为系统时钟(主振荡器时钟/4)，在 TIMER0 的载入/计数存放器的高 4 位和低 4 位分别写入 00H 和 06H，就能将 TIMER0 的中断设置为 250s。当需要 I/O 口驱动的蜂鸣器鸣叫时，只需要在进入 TIMER0 中断的时候对该 I/O 口的电平进展翻转一次， 直到蜂鸣器不需要鸣叫的时候，将 I/O 口的电平设置为低电平即可。不鸣叫时将I/O 口的输出电平设置为低电平是为了防止漏电。图四：51 增加型单片机试验型电路原理图五单片机蜂鸣器掌握程序蜂鸣器常常用于电脑、打印机、万用表这些设备上做提示音，提示音一般也很简洁，就是简洁发出个声音就 行，我们用程序简洁做了个 4 KHZ 频率下的发声和 1 KHZ 频率下的发声程序，我们可以自己争论下程序，比 较下实际效果。程序如下所示：#include <reg52.h>sbit BUZZ = P16; /蜂鸣器掌握引脚unsigned char T0RH = 0; /T0 重载值的高字节unsigned char T0RL = 0; /T0 重载值的低字节void OpenBuzz(unsigned int frequ);void StopBuzz; void main unsigned int i;TMOD = 0x01; /配置 T0 工作在模式 1，但先不启动EA = 1;while (1) /使能全局中断OpenBuzz(4000); /以 4 KHz 的频率启动蜂鸣器for (i=0; i<40000; i+);StopBuzz; /停顿蜂鸣器for (i=0; i<40000; i+);OpenBuzz(1000); /以 1 KHz 的频率启动蜂鸣器for (i=0; i<40000; i+);StopBuzz; /停顿蜂鸣器for (i=0; i<40000; i+);/* 蜂鸣器启动函数，frequ-工作频率 */ void OpenBuzz(unsigned int frequ)unsigned int reload;/计算所需的定时器重载值reload = 65536 - (11059200/12)/(frequ*2); / 由给定频率计算定时器重载值T0RH = (unsigned char)(reload >> 8); /16 位重载值分解为凹凸两个字节T0RL = (unsigned char)reload;TH0 = 0xFF; /设定一个接近溢出的初值，以使定时器马上投入工作TL0 = 0xFE;ET0 = 1; /使能 T0 中断TR0 = 1; /启动 T0/* 蜂鸣器停顿函数 */ void StopBuzzET0 = 0; /禁用 T0 中断TR0 = 0; /停顿 T0/* T0 中断效劳函数，用于掌握蜂鸣器发声 */ 第 3 章 9. 单片机中的步进电机与蜂鸣器 | 87 void InterruptTimer0 interrupt 1TH0 = T0RH; /重加载重载值TL0 = T0RL;BUZZ = BUZZ; /反转蜂鸣器掌握电平六蜂鸣器的音乐编辑应用另外用蜂鸣器来输出音乐，可以自己编辑一段蜂鸣器的音乐满足一下自己的古怪心，有着良好的消遣效果。课余时间可以尝试以下是蜂鸣器各个凹凸音的频率总结图表。哈尔滨远东理工学院单片机接口技术及应用评分表学生姓名学号专业、班级17 级电气 1701 班序号评 价 项 目总分值得分1 选题与所学重点内容相符，与生产实践相结合，题目难易度适中202 内容是否充实完整、层次清楚，论述扣题303 综合运用学问力量内容深广度及问题难易度204 查阅和应用文献资料力量205 格式是否符合标准，计算机应用力量10百分制五级分制指导教师签字：年月日