蜂鸣器在单片机驱动原理与设计

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=0×02; //定时器t0初始化
th0=0×06;
tl0=0×06;
et0=1;
ea=1; //允许总中断

　　while(1)
{
if(p3_2==0) //检测k1按键
{
p1=0×00;
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;
}
}
}