通过 STM32F1 芯片的一个 IO口控制板载有源/无源蜂鸣器，实现蜂鸣器控制。

蜂鸣器介绍

    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。

    压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.5~15V 直流工作电压），多谐振荡器起振,输出 1.5～5kHZ 的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。

    电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。

    其实一句话就可概括它们之间的区别，想要压电式蜂鸣器发声，需提供一定频率的脉冲信号；想要电磁式蜂鸣器发声，只需提供电源即可。无源蜂鸣器，属于压电式蜂鸣器类型；有源蜂鸣器，属于电磁式蜂鸣器类型。这里说的有源，并不是指电源的意思，而是指蜂鸣器内部是否含有振荡电路，有源蜂鸣器内部自带振荡电路，只需提供电源即可发声，而无源蜂鸣器则需提供一定频率的脉冲信号才能发声，频率大小通常在 1.5-5KHz 之间。有源蜂鸣器实物如下图。

    如果给有源蜂鸣器加一个 1.5-5KHz 的脉冲信号，同样也会发声，而且改变这个频率，就可以调节蜂鸣器音调，产生各种不同音色、音调的声音。如果改变输出电平的高低电平占空比，则可以改变蜂鸣器的声音大小。

6 z/ p% q  b7 G. y* b0 I

硬件设计

    在前面我们已经对 STM32 的 GPIO 做了简单介绍，并且还使用了其中

IO 口直接控制开发板上的 LED。对于本章要实现蜂鸣器的控制，我们能否直接使用 STM32 的 IO 口驱动呢？根据 STM32F103 芯片数据手册可知， 单个 IO 口的最大输出电流是 25mA，而蜂鸣器的驱动电流是 30mA 左右，两者非常接近，有的朋友就想直接用 IO 口来驱动，但是有没有考虑到整个芯片的输出电流，整个芯片的输出电流最大也就 150mA，如果在驱动蜂鸣器上就耗掉了 30mA，那么 STM32 其他的 IO 口及外设电流就非常拮据了。所以我们不会直接使用 IO 口驱动蜂鸣器，而是通过三极管把电流放大后再驱动蜂鸣器，这样 STM32 的 IO 口只需要提供不到1mA 的电流就可控制蜂鸣器。所以我们也经常说到 STM32 芯片是用来做控制的，而不是驱动。开发板上的无源蜂鸣器模块电路原理图如下所示。

/ O: R3 ^2 N2 G! R) u* T

    开发板上的有源蜂鸣器模块电路原理图如下所示。

3 l1 \* v2 Z: W* V* i0 D4 q

    从这两个电路图可以看到， 无源蜂鸣器的控制需要给其一定频率的脉冲才能发声，仅给一个高电平或者低电平是不能发声的，因此蜂鸣器模块电路直接将STM32引脚接在NPN三极管的基极上， 然后三极管的发射极连接蜂鸣器，无需考虑外界对 PB5 脚产生的高低电平会对蜂鸣器发声干扰。如果使用的是有源蜂鸣器，它只要有电源就会发声，因此就必须考虑外界对 PB5 引脚电平的干扰问题。通过电阻 R06 和 PNP 三极管 TP6 进行电流放大，从而驱动蜂鸣器。电阻 R66 是一个上拉电阻， 用来防止蜂鸣器误发声。 当 PB5 引脚输出低电平时， PNP三极管导通，蜂鸣器发声；当 PB5 引脚输出高电平时，PNP 三极管截止，蜂鸣器停止发声。

# D  h/ M: b$ {" Y3 I

软件设计

蜂鸣器初始化函数

    打开工程中 beep.c 文件，里面代码如下：

1. #include "beep.h"
   
2. 
   
3. /****************************************************************
   
4. 
   
5. ***************
   
6. 
   
7. * 函 数 名 : BEEP_Init
   ! ?+ f/ [2 ?2 N1 v3 b
8. 
   2 y7 o! l) \6 H6 p
9. * 函数功能 : 蜂鸣器初始化
   & `& h9 ^  H3 O2 K: b
10. 
    
11. * 输 入 : 无
    
12. 
    3 u3 b, ?1 j3 O0 D+ ~; X
13. * 输 出 : 无
    - h7 ?- ~. p% s% m( ~
14. 
    
15. ****************************************************************/
    4 Y  `& h0 O' O- I& t8 H
16. 
    0 `) l) w. R6 M6 K7 H
17. void BEEP_Init() //端口初始化
    " k# L: Y. \$ m. T6 c: e, b
18. 
    5 x8 \% M6 Y1 V; W! o4 i4 w
19. {
    4 V% C5 s. t! {; T( i- ~) K
20. 
    
21. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //声明一个结构体变量，用来初始化 GPIO
    
22. 
    - M+ M5 B3 d# k( b
23. RCC_APB2PeriphClockCmd(BEEP_PORT_RCC,ENABLE); /* 开启 GPIO 时钟 */
    
24. 
    
25. /* 配置 GPIO 的模式和 IO 口 */
    7 u, N: t: X- C  |& w) F
26. 
    
27. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=BEEP_PIN; //选择你要设置的 IO口
    # U, W8 R8 P- h6 Q
28. 
    
29. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //设置推挽输出模式
    " r' ?% [. G6 J5 f
30. 
    
31. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; //设置传输速率
      H6 h6 c6 X5 y3 y9 ]" [% [
32. 
    6 R7 \  D; U5 Q, k
33. GPIO_Init(BEEP_PORT,&GPIO_InitStructure); /* 初始化 GPIO*/
    
34. 
    & x( b& {' b/ n/ l! p0 B$ t! |
35. }

复制代码

    BEEP_Init()函数用来初始化蜂鸣器的端口及时钟，在函数内我们看到有几个参数不是库函数内的，比如 BEEP_PIN、BEEP_PORT、BEEP_PORT_RCC，这种情况一般是我们自己定义的宏，通常放在对应的头文件内，我们打开 beep.h，可以看到如下代码：

1. #ifndef _beep_H
   
2. 
   # _5 t& R0 P& |- ^; M4 C5 x  W: Z
3. #define _beep_H
   ; r0 Z' T$ \( O+ y8 l
4. 
   8 t9 J& t. |9 q/ Z
5. #include "system.h"
   . H; Y$ O: F. s4 [2 ?/ V# q
6. 
   1 W! e; ?* G" ~0 ?) [' {5 Y
7. /* 蜂鸣器时钟端口、引脚定义 */
   2 i  k; b; b* b& O# S
8. 
   7 x9 C2 H: C8 i* I& X
9. #define BEEP_PORT GPIOB
   ( L6 A" T( z: s  i8 ^
10. 
    
11. #define BEEP_PIN GPIO_Pin_5
    8 i& @* S0 w1 f# d! S
12. 
    
13. #define BEEP_PORT_RCC RCC_APB2Periph_GPIOB
    
14. 
    $ ?1 {8 D$ n' |3 ^9 w# [, j
15. #define beep PBout(5)
    5 ^5 X3 K( Q( u5 X6 q6 {. T7 ]" }
16. 
    
17. void BEEP_Init(void);
    0 U* S4 r1 H5 X) G: `
18. 
    
19. #endif

复制代码

    里面就将蜂鸣器的GPIO 端口及管脚进行了宏定义，这样做是方便大家移植程序，只需要对这个宏修改就能实现蜂鸣器的初始化修改。

主函数

    我们打开工程中 main.c 文件，里面代码如下：

1. /****************************************************************
   ! C% T, C6 o4 D  E
2. 
   
3. * 函 数 名 : main
   
4. 
   / z: ?; X3 e- @% f. _$ Q9 K
5. * 函数功能 : 主函数
   
6. 
   3 l% V; {( \3 C9 Z
7. * 输 入 : 无
   
8. 
   9 a, k7 [9 M# @( y
9. * 输 出 : 无
   
10. 
    ; G! Z8 s: s  j" P& g, z/ X
11. ****************************************************************/
    
12. 
    8 ^7 Y* C- a4 a8 W" y- e
13. int main()
    
14. 
    , I$ R; \$ K4 [$ C
15. {
    
16. 
    6 q6 N& W; P$ `
17.     u16 i=0;
    ! c; R- r' k: X8 q7 E9 L7 {
18. 
    
19.     SysTick_Init(72);
    ! R# W- V! @$ w  O2 ]9 _& ]0 N
20. 
    & |" k% z* z6 ^& a. j
21.     LED_Init();
    ; k+ p' B( o( D3 C; s: u
22. 
    
23.     BEEP_Init();
    
24. 
    
25.     while(1)
    , T( x+ O8 m8 w1 K* ]' P9 [
26. 
    
27.     {
    
28. 
    
29.         i++;
    1 h* _0 ]. Z' o- O7 ]% {1 C, ]
30. 
    
31.         if(i%10==0)
    ) ]1 C1 [: Y% V; @2 G. y/ K
32. 
    + T9 m5 h5 g- h5 Z1 \
33.         {
    
34. 
    
35.             beep=!beep;
    
36. 
    ' N1 b( W' N$ k
37.         }
    + }* q( _& M7 E- j( H
38. 
    
39.         if(i%20000==0)
    , {2 l: ?& A# P3 U( e5 G6 Q
40. 
    
41.         {
    
42. 
    # C2 v/ M, t$ f7 q4 y. v. S5 w
43.             led1=!led1;
      Q3 p, {$ U9 ~* ^/ @, e( m
44. 
    
45.         }
    " [" ?. }+ F& V
46. 
    
47.         delay_us(10);
    5 X0 s/ s3 z5 v
48. 
    , }3 H* b6 B# A! r# z& y2 @- ^
49.     }
    % J- h( J3 J  ~2 t3 _
50. 
    : L% j5 b/ k, L; x5 P  Y
51. }

复制代码

    主函数实现的功能比较简单，首先将使用到的外设硬件进行初始化，然后进入 while 循环，间隔 100us 对蜂鸣器管脚电平翻转，这样就产生了一个频率为5KHz 的脉冲，因此无源蜂鸣器就会发声，当然有源蜂鸣器的控制可以更简单，只需要给它一个低电平即可，为了实现 2 块板子程序的兼容，这里就统一采用此种方式控制蜂鸣器。间隔 200ms 对 led1 管脚电平翻转，因为使用到了 delay_us延时函数，所以在 main 函数开始处就需要调用 SysTick_Init(72)初始化，这个在我们后面所有程序都会使用，后面就不重复。

    将工程程序编译下载到开发板内，可以看到 D1 指示灯间隔 200ms 闪烁，蜂鸣器发声。