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单片机蜂鸣器驱动模块设计及程序详解

2017-8-29 10:43:19 4687

0 单片机蜂鸣器驱动模块设计及程序详解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來做提示或报警，比如按键按下、开始工作、工作结束或是故障等等。 1.驱动方式由于自激蜂鸣器(有源蜂鸣器)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說明了。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(无源蜂鸣器)的方式有兩种：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來直接驱动蜂鸣器。在单片机的软体设置中有几个系统寄存器是用來设置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驅動這個蜂鳴器了。而利用I/O定时翻转电平來产生驱动波形的方式会比较麻烦一点，必须利用计时器來做定时，通过定时翻转电平产生符合蜂鸣器要求的频率的波形，这个波形就可以用來驱动蜂鸣器了。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。 2.蜂鸣器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，所以要利用放大电路來驱动，一般使用三极管來放大电流就可以了。 3.蜂鸣器驱动设计由于这里要介绍兩种驱动方式的方法，所以在设计模组系统中将兩种驱动方式做到一块，即程式里边不仅介绍了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來說明单片机对蜂鸣器的驱动：系统有兩个他激蜂鸣器，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；系统还有兩个按键，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。 PORTC.3/T0作为I/O口通过三极管Q2來驱动蜂鸣器LS1，而PORTC.2/PWM0则作为PWM输出口通过三极管Q1來驱动蜂鸣器LS2。另外在PORTA.3和PORTA.2分别接了兩个按键，一个是PWM按键，是用來控制PWM输出口驱动蜂鸣器使用的；另一个是PORT按键，是用來控制I/O口驱动蜂鸣器使用的。連接按键的I/O口开内部上拉电阻。软体设计方法先分析一下蜂鸣器。所使用的蜂鸣器的工作频率是2000Hz，也就是說蜂鸣器的驱动信号波形周期是500μs，由于是1/2duty的信号，所以一个周期内的高电平和低电平的时间宽度都为250μs。软体设计上，我们将根据兩种驱动方式來进行說明。 a) PWM输出口直接驱动蜂鸣器方式由于PWM只控制固定频率的蜂鸣器，所以可以在程式的系统初始化时就对PWM的输出波形进行设置。首先根据SH69P43的PWM输出的周期宽度是10位元资料來选择PWM时钟。系统使用4MHz的晶振作为主振荡器，一个tosc的时间就是0.25μs，若是将PWM的时钟设置为tosc的话，则蜂鸣器要求的波形周期500μs的计數值为500μs/0.25μs=（2000）10=（7D0）16，7D0H为11位元的资料，而SH69P43的PWM输出周期宽度只是10位元资料，所以选择PWM的时钟为tosc是不能实现蜂鸣器所要的驱动波形的。这里我们将PWM的时钟设置为4tosc，这样一个PWM的时钟周期就是1μs了，由此可以算出500μs对应的计數值为500μs/1μs=（500）10=（1F4）16，即分在周期寄存器的高2位、中4位和低4位三个寄存器中填入1、F和4，就完成了对输出周期的设置。再來设置占空比寄存器，在PWM输出中占空比的实现是通过设定一个周期内电平的宽度來实现的。当输出模式选择为普通模式时，占空比寄存器是用來设置高电平的宽度。 250μs的宽度计數值为250μs/1μs=（250）10=（0FA）16。只需要在占空比寄存器的高2位、中4位和低4位中分别填入0、F和A就可以完成对占空比的设置了，设置占空比为1/2duty。以后只需要打开PWM输出，PWM输出口自然就能输出频率为2000Hz、占空比为1/2duty的方波。 b) I/O口定时翻转电平驱动蜂鸣器方式使用I/O口定时翻转电平驱动蜂鸣器方式的设置比较简单，只需要对波形分析一下。由于驱动的信号刚好为周期500μs，占空比为1/2duty的方波，只需要每250μs进行一次电平翻转，就可以得到驱动蜂鸣器的方波信号。在程式上，可以使用tiMER0來定时，将TIMER0的预分频设置为/1，选择TIMER0的始终为系统时钟(主振荡器时钟/4)，在TIMER0的载入/计數寄存器的高4位和低4位分别写入00H和06H，就能将TIMER0的中断设置为250μs。当需要I/O口驱动的蜂鸣器鸣叫时，只需要在进入TIMER0中断的时候对该I/O口的电平进行翻转一次，直到蜂鸣器不需要鸣叫的时候，将I/O口的电平设置为低电平即可。不鸣叫时将I/O口的输出电平设置为低电平是为了防止漏电。程序详见附件。单片机蜂鸣器驱动模块设计及程序详解.zip (18.07 KB, 下载次数: 21 ) 1
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