【战舰例程系列连载+教学】第七章 蜂鸣器实验

`　　第七章 蜂鸣器实验
　　上一章，我们介绍了STM32的IO口作为输出的使用，这一章，我们将通过另外一个例子讲述STM32的IO口作为输出的使用。在本章中，我们将利用一个IO口来控制板载的有源蜂鸣器，实现蜂鸣器控制。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。本章分为如下几个小节：
　　7.1 蜂鸣器简介
　　7.2 硬件设计
　　7.3 软件设计
　　7.4 仿真与下载
　　7.1 蜂鸣器简介
　　蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，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、定时器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。
　　战舰STM32开发板板载的蜂鸣器是电磁式的有源蜂鸣器，如图7.1.1所示：


　　图7.1.1 有源蜂鸣器
　　这里的有源不是指电源的“源”，而是指有没有自带震荡电路，有源蜂鸣器自带了震荡电路，一通电就会发声;无源蜂鸣器则没有自带震荡电路，必须外部提供2~5Khz左右的方波驱动，才能发声。
　　前面我们已经对STM32的IO做了简单介绍，上一章，我们就是利用STM32的IO口直接驱动LED的，本章的蜂鸣器，我们能否直接用STM32的IO口驱动呢?让我们来分析下：STM32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是30mA左右，两者十分相近，但是全盘考虑，STM32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…所以，我们不用STM32的IO直接驱动蜂鸣器，而是通过三极管扩流后再驱动蜂鸣器，这样STM32的IO只需要提供不到1mA的电流就足够了。
　　IO口使用虽然简单，但是和外部电路的匹配设计，还是要十分讲究的，考虑越多，设计就越可靠，可能出现的问题也就越少。
　　本章将要实现的是控制ALIENTEK战舰STM32开发板上的蜂鸣器发出：“嘀”…“ 嘀”…的间隔声，进一步熟悉STM32 IO口的使用。
　　7.2 硬件设计
　　本章需要用到的硬件有：
　　1)指示灯DS0
　　2)蜂鸣器
　　DS0在上一章已有介绍，而蜂鸣器在硬件上也是直接连接好了的，不需要经过任何设置，直接编写代码就可以了。蜂鸣器的驱动信号连接在STM32的PB8上。如图7.2.1所示：

　　图7.2.1 蜂鸣器与STM32连接原理图
　　图中我们用到一个NPN三极管(S8050)来驱动蜂鸣器，R60主要用于防止蜂鸣器的误发声。当PB.8输出高电平的时候，蜂鸣器将发声，当PB.8输出低电平的时候，蜂鸣器停止发声。
　　7.3 软件设计
　　这里的代码设计，我们还是在之前的基础上继续编写，打开上一章的TEST工程，然后在HARDWARE文件夹下新建一个BEEP文件夹，用来存放与蜂鸣器相关的代码。如图7.3.1所示：

　　图7.3.1 在HARDWARE下新增BEEP文件夹
　　然后我们打开USER文件夹下的TEST.Uv2工程，按按钮

新建一个文件，然后保存在HARDWAREàBEEP文件夹下面，保存为beep.c。在该文件中输入如下代码：
　　#include "beep.h"
　　//初始化PB8为输出口.并使能这个口的时钟
　　//蜂鸣器初始化
　　void BEEP_Init(void)
　　{
　　RCC->APB2ENR|=1<<3; //使能PORTB时钟
　　GPIOB->CRH&=0XFFFFFFF0;
　　GPIOB->CRH|=0X00000003;//PB.8 推挽输出
　　BEEP=0; //关闭蜂鸣器输出
　　}
　　这段代码 仅包含1个函数：void BEEP_Init(void)，该函数的作用就是使能PORTB的时钟，同时配置PB8为推挽输出。
　　保存beep.c代码，然后我们按同样的方法，新建一个beep.h文件，也保存在BEEP文件夹下面。在beep.h中输入如下代码：
　　#ifndef __BEEP_H
　　#define __BEEP_H
　　#include "sys.h"
　　//蜂鸣器端口定义
　　#define BEEP PBout(8) // BEEP,蜂鸣器接口
　　void BEEP_Init(void); //初始化
　　#endif
　　和上一章一样，我们这里还是通过位带操作来实现某个IO口的输出控制，BEEP就直接代表了PB8的输出状态。我们只需要令BEEP=1，就可以让蜂鸣器发声。
　　将beep.h也保存。接着，我们把beep.c加入到HARDWARE这个组里面，这一次我们通过双击的方式来增加新的.c文件，双击HARDWARE，找到beep.c，加入到HARDWARE里面，如图7.3.2所示：

　　图7.3.2 将beep.c加入HARDWARE组下
　　可以看到HARDWARE文件夹里面多了一个beep.c的文件，然后还是用老办法把beep.h头文件所在的的路径加入到工程里面。回到主界面，在test.c里面编写如下代码：
　　#include "sys.h"
　　#include "usart.h"
　　#include "delay.h"
　　#include "led.h"
　　#include "beep.h"
　　int main(void)
　　{
　　Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置
　　delay_init(72); //延时初始化
　　LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
　　BEEP_Init(); //初始化蜂鸣器端口
　　while(1)
　　{
　　LED0=0;
　　BEEP=0;
　　delay_ms(300);
　　LED0=1;
　　BEEP=1;
　　delay_ms(300);
　　}
　　}
　　注意要将BEEP文件夹加入头文件包含路径，不能少，否则编译的时候会报错。这段代码就实现前面7.1节所阐述的功能，同时加入了DS0(LED0)的闪烁来提示程序运行(后面的代码，我们基本都会加入这个)，整个代码比较简单。
　　然后按

，编译工程，得到结果如图7.3.3所示：

　　图7.3.3 编译结果
　　可以看到没有错误，也没有警告。从编译信息可以看出，我们的代码占用FLASH大小为：4096字节(3760+336)，所用的SRAM大小为：2360个字节(12+2348)。
　　这里我们解释一下，编译结果里面的几个数据的意义：
　　Code：表示程序所占用FLASH的大小(FLASH)。
　　RO-data：即Read Only-data，表示程序定义的常量，如const类型(FLASH)。
　　RW-data：即Read Write-data，表示已被初始化的全局变量(SRAM)
　　ZI-data：即Zero Init-data，表示未被初始化的全局变量(SRAM)
　　有了这个就可以知道你当前使用的flash和sram大小了，所以，一定要注意的是程序的大小不是.hex文件的大小，而是编译后的Code和RO-data之和。
　　接下来，我们还是先进行软件仿真，验证一下是否有错误的地方，然后才下载到战舰STM32开发板看看实际运行的结果。
　　7.4 仿真与下载
　　我们可以先用软件仿真，看看结果对不对，根据软件仿真的结果，然后再下载到战舰 STM32开发板上面看运行是否正确。
　　首先，我们进行软件仿真。先按

开始仿真，接着按

，显示逻辑分析窗口，点击Setup，新建2个信号：PORTB.5和PORTB.8，如图7.4.1所示：

　　图7.4.1 新建仿真信号
　　接着，点击

，开始运行。运行一段时间之后，按

按钮，暂停仿真回到逻辑分析窗口，可以看到如图7.4.2所示的波形：

　　图7.4.2 仿真波形
　　从图中我们可以看出，PB.5和PB.8同时输出高和低电平，和我们预计的效果是一样的，周期是0.6s，符合预期设计。接下来可以把代码下载到战舰STM32开发板上看看运行结果是否正确。
　　下载完代码，可以看到DS0亮的时候蜂鸣器不叫，而DS0灭的时候，蜂鸣器叫(因为他们的有效信号相反)。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。本章，作为STM32的入门第二个例子，进一步介绍了STM32的IO作为输出口的使用方法，同时巩固了前面的学习。希望大家在开发板上实际验证一下，从而加深印象。

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