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有源蜂鸣器与无源蜂鸣器的驱动方式详解(精华版)
zhenmeicn | 2019-11-17 21:42:42    阅读:4810   发布文章

    有源蜂鸣器与无源蜂鸣器的驱动方式:

  注意:这里的“源”不是指电源,而是指震荡源。

  也就是说,有源蜂鸣器内部带震荡源,所以只要一通电就会叫;而无源内部不带震荡源,所以如果用直流信号无法令其鸣叫,必须用2K-5K的方波去驱动它。

   有源蜂鸣器往往比无源的贵,就是因为里面多个震荡电路。

  无源蜂鸣器的优点是:

  1. 便宜

  2. 声音频率可控,可以做出“多来米发索拉西”的效果

  3. 在一些特例中,可以和LED复用一个控制口

  有源蜂鸣器的优点是:程序控制方便。

  驱动模块

  在单片机应用的设计上,很多方案都会用到蜂鸣器,大部分都是使用蜂鸣器来做提示或报警,比如按键按下、开始工作、工作结束或是故障等等。这里对单片机在蜂鸣器驱动上的应用作一下描述。

  驱动方式

  由于自激蜂鸣器是直流电压驱动的,不需要利用交流信号进行驱动,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,很简单,这里就不对自激蜂鸣器进行说明了。这里只对必须用1/2duty的方波信号进行驱动的他激蜂鸣器进行说明。

  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行驱动。

  PWM 输出口直接驱动是利用PWM输出口本身可以输出一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寄存器是用来设置PWM口的输出的,可以设置占空比、周期等等,通过设置这些寄存器产生符合蜂鸣器要求的频率的波形之后,只要打开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。比如频率为2000Hz的蜂鸣器的驱动,可以知道周期为500μs,这样只需要把PWM的周期设置为500μs,占空比电平设置为250μs,就能产生一个频率为2000Hz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,必须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。

    比如为2500Hz的蜂鸣器的驱动,可以知道周期为400μs,这样只需要驱动蜂鸣器的I/O口每200μs翻转一次电平就可以产生一个频率为2500Hz,占空比为1/2duty的方波,再通过三极管放大就可以驱动这个蜂鸣器了。


  驱动电路

  由于蜂鸣器的工作电流一般比较大,以致于单片机的I/O 口是无法直接驱动的*(但AVR可以驱动小功率蜂鸣器),所以要利用放大电路来驱动,一般使用三极管来放大电流就可以了。

    蜂鸣器驱动电路一般都包含以下几个部分:一个三极管、一个蜂鸣器、一个续流二极管和一个电源滤波电容。


  1.蜂鸣器

  发声元件,在其两端施加直流电压(有源蜂鸣器)或者方波(无源蜂鸣器)就可以发声,其主要参数是外形尺寸、发声方向、工作电压、工作频率、工作电流、驱动方式(直流/方波)等。这些都可以根据需要来选择。


  2.续流二极管

  蜂鸣器本质上是一个感性元件,其电流不能瞬变,因此必须有一个续流二极管提供续流。否则,在蜂鸣器两端会产生几十伏的尖峰电压,可能损坏驱动三极管,并干扰整个电路系统的其它部分。


  3.滤波电容

  滤波电容C1的作用是滤波,滤除蜂鸣器电流对其它部分的影响,也可改善电源的交流阻抗,如果可能,最好是再并联一个220uF的电解电容。


  4.三极管

  三极管Q1起开关作用,其基极的高电平使三极管饱和导通,使蜂鸣器发声;而基极低电平则使三极管关闭,蜂鸣器停止发声。


  驱动设计

  由于这里要介绍两种驱动方式的方法,所以在设计模块系统中将两种驱动方式做到一块,即程序里边不仅介绍了PWM,输出口驱动蜂鸣器的方法,还要介绍I/O口驱动蜂鸣器的方法。所以,我们将设计如下的一个系统来说明单片机对蜂鸣器的驱动:系统有两个他激蜂鸣器,频率都为2000Hz,一个由I/O口进行控制,另一个由PWM 输出口进行控制;系统还有两个按键,一个按键为PORT按键,I/O 口控制的蜂鸣器不鸣叫时按一次按键I/O口控制的蜂鸣器鸣叫,再按一次停止鸣叫,另一个按键为PWM 按键,PWM口控制的蜂鸣器不鸣叫时按一次按键PWM输出口控制的蜂鸣器鸣叫,再按一次停止鸣叫。

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