嵌入式学习---蜂鸣器篇
1. 蜂鸣器分类
蜂鸣器是一种电子发声器件，采用直流电压供电，能够发出声音。广泛应用于计算机、打印机、报警器、电子玩具等电子产品中作为发声部件。一般仅从外形不易分辨蜂鸣器的种类。但是有些蜂鸣器使用广泛，见得多了就很容易分辨。例如常见的有源蜂鸣器会带一个白色贴纸，而无源蜂鸣器不带（当然这并不是绝对的）。
一般在单片机系统中，会按照驱动方式，将蜂鸣器分为以下两类：
- 有源蜂鸣器：内部自带振荡源，接通电压即可发声，振荡频率固定，常用作报警器。
- 无源蜂鸣器：内部不带振荡源，需要外加振荡信号，频率可改变，更加灵活实用。
有源蜂鸣器只需一个高低电平即可发声，和之前讲的LED的驱动方式完全相同。
无源蜂鸣器需要外部频率变化的震荡信号才可以发声，相对稍复杂一点。
其他分类：
（1）按工作原理分类
1. 压电式蜂鸣器
原理：利用压电效应，当施加电压时，压电材料（如钛酸钡或锆钛酸铅）会发生形变，从而产生振动并发出声音。
特点：
- 高效节能，功耗低。
- 结构简单，体积小，适合空间有限的应用场景。
- 适用于高频范围（通常在2kHz到4kHz之间），音质较为清脆。
- 耐用性强，没有移动部件，不易损坏。
2. 电磁式蜂鸣器
原理：通过电磁铁吸引膜片振动发声。当电流通过线圈时，产生磁场，该磁场与永久磁铁相互作用，使膜片振动。
特点：
- 可以发出较低频率的声音，音质较为浑厚。
- 相对压电式蜂鸣器，功耗较高。
- 结构相对复杂一些，但价格通常较低。
（2）按结构特点分类
1. 封闭式蜂鸣器
特点：
- 内部结构被完全封装在一个外壳中，具有较好的防护性能。
- 适合在恶劣环境中使用，能够防止灰尘、湿气等进入影响工作。
- 外观美观，便于安装。
2. 敞开式蜂鸣器
特点：
- 没有外壳保护，直接暴露在外。
- 更适合用于需要散热或不需要严格防护的应用场景。
- 成本较低，但在某些环境下可能需要额外的防护措施。
（3）按供电类型分类
1. 直流蜂鸣器
特点：
- 使用直流电源供电，通常为5V、12V等常见电压等级。
- 广泛应用于电子设备中，特别是那些依赖电池供电的便携式设备。
2. 交流蜂鸣器
特点：
- 使用交流电源供电，通常为市电电压（如110V或220V）。
- 主要应用于工业控制、家用电器等领域，由于其功率较大，常用于报警系统。
2. 两种蜂鸣器的区别
| 特性 | 无源蜂鸣器 | 有源蜂鸣器 |
|---|---|---|
| 内置振荡电路 | 否 | 是 |
| 驱动方式 | 需要外部方波信号 | 直流电源 |
| 音调可调性 | 可调 | 固定 |
| 控制复杂度 | 较高（需生成信号） | 简单（直接供电） |
| 功耗 | 根据信号可变 | 较高 |
| 应用场景 | 多音调、复杂音频 | 单一音调、简单提示 |
3.驱动代码
有源蜂鸣器驱动方式和LED是一样的，因此它的驱动代码也是和LED通用的。这里就不再赘述。
无源蜂鸣器不像有源蜂鸣器那样内置振荡电路，因此需要外部提供一个振荡信号来驱动。具体来说，你需要通过微控制器或其他信号源生成一定频率的方波信号，并将其施加到无源蜂鸣器上，才能产生声音。
包括STM32在内的大多数微控制器，都会使用PWM方波信号来驱动无源蜂鸣器。
先初始化PWM，在PA1 IO口输出PWM波。
pwm.c
void PWM_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM2_InitStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
//5ms
TIM2_InitStructure.TIM_Period = 4999;
TIM2_InitStructure.TIM_Prescaler = 71;
TIM2_InitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM2_InitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM2_InitStructure);
//PWM输出引脚配置 TIM2_CH2 PA1
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //不是常规引脚功能，因此配置为复用推挽
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PWM_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(PWM_PORT, &GPIO_InitStructure);
//PWM配置 TIM2_CH2 PA1 占空比：2500/(4999+1) = 50%
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 2500; //初始值2500个高电平
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //主通道使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Disable; //TIM2无此功能 随便写或不写
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //开始时输出高
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_Low; //TIM2无此功能 随便写或不写
TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;//TIM2无此功能 随便写或不写
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Set;//TIM2无此功能 随便写或不写
TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);
//中断分组配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM1_CC_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_CC2,ENABLE);
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
//TIM2中断服务程序
void TIM2_IRQHandler(void)
{
u8 i=0;
if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET) //TIM2捕获比较中断
{
i++;
if(i==255) //产生一次PWM后做的事情 根据自己需求修改
{
i=0;
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2); //清除中断标志位
}
}
main.c
main()
{
SystemTinerInit(7200-1, 1000-1);
Delay_Init();
USART1_Init(115200);
LED_Init();
PWM_Init();
while(1)
{
TIM_SetCompare2(TIM2, 300); //输出占空为300/5000=6%的方波。
}
}
虽然有些无源蜂鸣器没有明确的正负极标识，但最好确认一下。如果蜂鸣器有标记（如“+”号），则该端应接至PWM信号输出端；如果没有明确标识，则一般情况下不会因为接反而损坏，但仍建议按照制造商提供的指南进行连接。
在这里我们把无源蜂鸣器的随便一个引脚（或“+”）接到PA1，另一引脚接地。代码是上一章节的PWM的代码，具体配置细节可到上一章节查看。
另外，通过改变PWM占空比，可以调节无源蜂鸣器的音调，利用这一特点，再结合适当的延迟，可以演奏简单的音乐。但是要注意蜂鸣器并不能像扬声器那样直接播放音乐，只能播放简单的节拍（就像纯音乐一样，还只能是简单的）。假如你想播放一首MP3音乐，应该选择扬声器作为输出，而不是蜂鸣器。这是很多小白的一个误区，在此提醒一下。
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