如何使用单片机驱动蜂鸣器以及其驱动原理

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：

图 1

电磁式蜂鸣器结构示意图：

  

图 2

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：

图 3

如图所示，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;

}

}

}