「ALIENTEK 探索者 STM32F407 开发板资料连载」第七章 蜂鸣器实验

1）实验平台：探索者 STM32F407 开发板
2）摘自《STM32F4 开发指南(HAL 库版)》关注官方微信号公众号，获取更多资料：正点原子


第七章 蜂鸣器实验
上一章，我们介绍了 STM32F4 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 STM32F4 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 STM32F4 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 下载验证
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。
探索者 STM32F4 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 STM32F4 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：
STM32F4 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，STM32F4 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 STM32F4 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 STM32F4 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 探索者 STM32F4 开发板上的蜂鸣器发出：“嘀”…
“ 嘀”…的间隔声，进一步熟悉 STM32F4 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 STM32F4 的 PF8 上。如图 7.2.1 所示：


图 7.2.1 蜂鸣器与 STM32F4 连接原理图
图中我们用到一个 NPN 三极管（S8050）来驱动蜂鸣器，R61 主要用于防止蜂鸣器的误发
声。当 PF.8 输出高电平的时候，蜂鸣器将发声，当 PF.8 输出低电平的时候，蜂鸣器停止发声。
7.3 软件设计
大家可以直接打开本实验工程。也可以按下面的步骤在实验 1 的基础上新建蜂鸣器实验工
程。复制上一章的 LED 实验工程，然后打开 USER 目录，把目录下面工程 LED. uvproj 重命名
为 BEEP.uvproj。，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 BEEP.uvprojj 工程，按
按钮新建一个文件，然后保存在
HARDWARE→BEEP 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 PF8 为输出.并使能时钟

//LED IO 初始化

void BEEP_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;

__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();

//开启 GPIOF 时钟

GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_8;

//PF8

GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出

GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;

//上拉

GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;

//高速

HAL_GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_Initure);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET);

//蜂鸣器对应引脚 GPIOF8 拉低，

}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 PORTF 的时钟，
然后调用 GPIO_Init 函数，配置 PF8 为推挽输出。IO 口的初始化跟上一讲跑马灯实验非常类似，
这里我们就不做过多讲解。
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"

//LED 端口定义

#define BEEP PFout(8) // 蜂鸣器控制 IO

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 PF8 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（头文件包
含路径，见 3.3.2 节或者上一讲的图 6.3.11）把 beep.h 头文件所在的路径加入到工程里面。回到
主界面，在 main.c 里面编写如下代码：
#include "sys.h"

#include "delay.h"

#include "usart.h"

#include "led.h"

#include "beep.h"

int main(void)

{

HAL_Init(); //初始化 HAL 库
Stm32_Clock_Init(336,8,2,7); //设置时钟,168Mhz
delay_init(168); //初始化延时函数
LED_Init(); //初始化 LED
BEEP_Init(); //初始化蜂鸣器
while(1)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
// DS0 拉低，亮 等同 LED0=0;
HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET);
// BEEP 引脚拉低， 等同 BEEP=0;
delay_ms(300); //延时 300ms
HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);
//DS0 拉高，灭 等同 LED0=1;
HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);
//BEEP 引脚拉高，等同 BEEP=1;
delay_ms(300); //延时 300ms
}
}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
就是通过库函数 HAL_GPIO_WritePin 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。 对于这
两个函数的使用，在我们第六章跑马灯实验，我们已经做了非常详细的讲解，大家可以翻过去
仔细学习。
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。接下来，大家就可以下载验证了。如果有 STLINK，则
可以用 STLINK 进行在线调试（需要先下载代码），单步查看代码的运行，STM32F4 的在线调
试方法介绍，参见：3.4.2 节。
7.4 下载验证
同样，我们通过 flymcu 下载代码，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 STM32F4 的入门第二个例子，进一步介
绍了 STM32F4 的 IO 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。