有源蜂鸣器(我在高职教STM32——GPIO入门之蜂鸣器)

Posted 2023-05-29

篇首语：不要等待机会，而要创造机会。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了有源蜂鸣器(我在高职教STM32——GPIO入门之蜂鸣器)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

有源蜂鸣器(我在高职教STM32——GPIO入门之蜂鸣器)

大家好，我是老耿，高职青椒一枚，一直从事单片机、嵌入式、物联网等课程的教学。对于高职的学生层次，同行应该都懂的，老师在课堂上教学几乎是没什么成就感的。正是如此，才有了借助头条平台寻求认同感和成就感的想法。在这里，我准备陆续把自己花了很多心思设计的教学课件分享出来，如果您正是一名单片机爱好者或是一名同行，欢迎点赞+关注，各位的支持是本人持续输出的动力，多谢多谢！#30天学会STM32##STM32单片机##单片机#

本章我们延续上一章闪烁灯的主题，通过STM32的IO口来控制开发板上的有源蜂鸣器，实现发声控制。通过本章的学习，你将进一步了解STM32的IO口作为输出口使用的方法。

【学习目标】

理解蜂鸣器的电路原理
续领悟GPIO的初始化和电平控制
会利用函数手册查找、使用函数

一、认识蜂鸣器

1.1 蜂鸣器的应用和分类

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流供电，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、电话机等电子产品中作发声器件。蜂鸣器按构造方式的不同，可分为电磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器；按其驱动方式的不同，可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。我们开发板上的蜂鸣器是电磁式的有源蜂鸣器，如图1所示。

图1 开发板上的有源蜂鸣器

这里的有源或无源不是指电源的“源”，而是指有没有自带振荡源。有源蜂鸣器内部自带了振荡电路，一通电就会发声，声音频率固定；无源蜂鸣器则没有自带振荡电路，必须外部提供2~5kHz左右的方波驱动，才能发声，音调也会随驱动信号的频率变化而改变。

1.2 蜂鸣器的驱动电路

上一章，我们利用STM32的IO口去直接驱动LED。本章的蜂鸣器，是否也能直接驱动呢？让我们来简单分析下：STM32F1的单个IO最大可以提供25mA电流（来自数据手册），而蜂鸣器的驱动电流大概是30mA，两者十分相近，但是全盘考虑，STM32F1整个芯片的电流，最大也就150mA，如果用IO口直接驱动蜂鸣器，其他地方用电就得省着点了。因此，在开发板的电路设计上，是将IO口信号通过三极管扩流后再驱动蜂鸣器，如图2所示，这样只需要提供不到1mA的电流就足够了。

图2 蜂鸣器与STM32连接原理图

从上图可知，蜂鸣器的驱动信号连接在STM32的PB3引脚上，用一个NPN三极管Q7来驱动蜂鸣器，R55主要用于防止蜂鸣器的误发声。当PB3输出高电平的时候，蜂鸣器发声；当PB3输出低电平的时，蜂鸣器停止发声。由此可见，IO口使用虽然简单，但是和外部电路的匹配设计，还是十分讲究的，考虑越多，设计就越可靠，可能出现的问题也就越少。

二、蜂鸣器编程实践

2.1 任务描述

实验现象很简单，我们让开发板上的蜂鸣器发出“嘀”…“嘀”的间隔声。这个实验的目的在于进一步熟悉IO口的使用，如果大家明白了上面蜂鸣器的发声原理，就会发现这个实验的控制方式跟上一章的闪烁灯如出一辙，也是“高电平—延时—低电平—延时”的循环套路。然而，PB3这个引脚跟其他IO口相比有点特殊，我们对它初始化的时候还有一些附加操作，详见下面的代码分析。。

2.2 工程文件清单

按照上一章对工程文件的管理，控制一类新的硬件就增加一对与之匹配的驱动文件，即图3中的beep.c和beep.h。

图3 蜂鸣器工程文件

2.3 工程代码剖析

为了突出源码的功能细节和满足排版要求，这里对源码进行了必要的分割处理。连续且完整的源码请阅读本实验配套的工程。

1. beep.h源码剖析

和上一章控制LED类似，代码清单1里定义了两个宏：BEEP_ON()和BEEP_OFF()，用来实现向PB3输出高电平和低电平的操作，这样既简化了书写，还能见名知意。此外，头文件里肯定少不了函数声明，这里只有一个蜂鸣器端口初始化的函数。

代码清单1 beep.h文件源码

2. beep.c源码剖析

如代码清单2所示，该文件只有一个Beep_Init()函数，完成对蜂鸣器IO口的初始化。

代码清单2 beep.c文件源码

大家应该看到了，上面的初始化跟上一章的LED端口初始化相比，还是有点不一样的。STM32F10x系列的MCU复位后，PA13/14/15 以及 PB3/4默认配置为JTAG功能。但是，这里的PB3并非JTAG调试引脚，于是就有了第35行中的调用GPIO_PinRemapConfig()这个引脚重映射库函数，而参数GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable的意思是禁用JTAG调禁模式，使能SW调试模式。由于SW调试模式并不使用PB3引脚，这样我们就即保障了程序可以正常地下载和调试，又可以用PB3作为普通IO口控制蜂鸣器了。

由此可见，PB3已经不是单纯的IO口了，还附加了调试功能。因此，我们在初始化的时候还打开了IO口复用这个外设的时钟（第33行）。

3. main.c源码剖析

主程序很简单，见代码清单3，请结合注释来阅读。

代码清单3 main.c文件源码

2.4 验证与测试

同样，我们通过ST-Link下载代码，下载完成后，蜂鸣器开始“嘀嘀嘀”鸣响，间隔为0.3秒左右，符合预期设计。

至此，我们的本章的学习就结束了。作为 STM32的入门第二个例子，进一步介绍了GPIO作为输出口的使用方法，同时巩固了前面知识的学习。希望大家在开发板上实际验证一下，从而加深印象。

（本文结束）