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。

0 {- N. p1 B' L; d4 o" a1 H

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。

: o* L* w& Q9 ]

% u$ z: W/ l% g- a4 ?" h

    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。

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。

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    开发板上的有源蜂鸣器模块电路原理图如下所示。

    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。

7 ]" S2 E7 g2 [! u. B

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. 
   ( a- b/ B& U" d2 c2 V% f
3. /****************************************************************
   ; [+ e5 W* @: m% D3 C
4. 
   
5. ***************
   1 q* b% y' c$ M* H- a/ Q- l, h
6. 
   : g% A8 b: q- ~( R6 z
7. * 函 数 名 : BEEP_Init
   
8. 
   6 x) k! o$ v. z0 k
9. * 函数功能 : 蜂鸣器初始化
   
10. 
    
11. * 输 入 : 无
    7 p0 n: I* [& {, [( n. u
12. 
    
13. * 输 出 : 无
    ; Y  A8 u; n3 q! G
14. 
    3 Z0 O- J0 A) v1 q8 H. V' Z
15. ****************************************************************/
    0 c% D; m# x/ `
16. 
    
17. void BEEP_Init() //端口初始化
    
18. 
    ; U2 Q  }2 Z6 j* g2 G0 X
19. {
    + p* O* Z* [; u* \- f, F. T- J
20. 
    ! S! P+ d  [* b" Y; U  s- Z( `! S, D
21. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //声明一个结构体变量，用来初始化 GPIO
    
22. 
    
23. RCC_APB2PeriphClockCmd(BEEP_PORT_RCC,ENABLE); /* 开启 GPIO 时钟 */
      S2 H% Z- u7 O- C8 y
24. 
    5 i4 |+ Q! Y& D: W: \& A& E; B
25. /* 配置 GPIO 的模式和 IO 口 */
    
26. 
    
27. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=BEEP_PIN; //选择你要设置的 IO口
      C% q0 B5 I4 A7 k- s" \9 z" o
28. 
    
29. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //设置推挽输出模式
    : A+ y3 r1 ~  O; R8 J- x- `$ K2 R7 R
30. 
    ; ]1 V: M. i1 {" n9 B
31. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; //设置传输速率
    3 J! w. s4 N+ v: R& k
32. 
    " Y, |8 J  k: ?0 A
33. GPIO_Init(BEEP_PORT,&GPIO_InitStructure); /* 初始化 GPIO*/
    
34. 
    
35. }

复制代码

- ~7 m# t2 ]' w( l- k

    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
   # z- f" N5 o; s' g
2. 
   
3. #define _beep_H
   # W- w* m+ M4 I! [' q& f. i: r+ @$ O
4. 
   / N( M* N% G  ]1 k6 v
5. #include "system.h"
   & q. L$ _9 _* ]  |- g
6. 
   ! K. x- B' p9 T
7. /* 蜂鸣器时钟端口、引脚定义 */
   0 A2 f! ?5 p% S
8. 
   9 ^& f0 G; i! z- [: _8 G" f! x
9. #define BEEP_PORT GPIOB
   
10. 
    
11. #define BEEP_PIN GPIO_Pin_5
    ; `  `$ g$ H' L) K0 F* Q
12. 
    3 S& B8 i, J" m$ z# G1 l4 {  u
13. #define BEEP_PORT_RCC RCC_APB2Periph_GPIOB
    ( C! j! }- L$ i
14. 
    
15. #define beep PBout(5)
    5 B7 J: ^  h5 |
16. 
    ! ~8 w" G9 h1 i5 h5 C- d
17. void BEEP_Init(void);
    
18. 
    ( `; B3 i. l0 n
19. #endif

复制代码

) w0 X. r; t% ~6 ?

    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。

! W( G. Y" |! u$ r+ m

主函数

    我们打开工程中 main.c 文件，里面代码如下：

1. /****************************************************************
   0 c; T1 @: B6 J
2. 
   
3. * 函 数 名 : main
   $ W( }: m' Y& w4 @$ ~. b. W
4. 
   % m+ }4 X" R9 W$ \
5. * 函数功能 : 主函数
   7 j& n- t( A: V: J, e. Y
6. 
   
7. * 输 入 : 无
   
8. 
   
9. * 输 出 : 无
   * z9 [8 M$ r5 U( ^6 f% i4 y8 o
10. 
    # Z: E; o, s$ p! t
11. ****************************************************************/
    $ c0 ^; u- ^2 Z3 y4 g7 o* y6 ?
12. 
    
13. int main()
    ( a5 F4 K: G7 G! X, F1 S
14. 
    
15. {
    
16. 
      q. ?3 W) G; ^/ z
17.     u16 i=0;
    ' l! F" t4 y5 r& S* m. U, z
18. 
    / T( I5 u! `0 m& V
19.     SysTick_Init(72);
    1 }6 L$ p3 S' t, [; K" g4 F
20. 
    . {0 g5 w, g0 Q
21.     LED_Init();
    ! @0 [, l7 I+ [  y
22. 
    8 b% }; w& W& Z  g9 A
23.     BEEP_Init();
    
24. 
    ! p/ Z/ D2 ]6 c; Y, a# w5 ~+ \# |
25.     while(1)
      [7 r4 [1 [0 b* F  W
26. 
    " x3 F3 A& R/ ?+ R4 k+ F) Y
27.     {
    
28. 
    & P9 k3 F; ]$ Z( u" w% h
29.         i++;
    
30. 
    
31.         if(i%10==0)
    
32. 
    
33.         {
    - {7 J# e9 w- P
34. 
    
35.             beep=!beep;
    
36. 
    , N6 w9 y- P  I( h/ M( F' M
37.         }
    * s; K5 N, L6 w/ M1 T& H
38. 
    ' V0 L9 W3 ]8 |1 ?8 i
39.         if(i%20000==0)
    9 R* n" e# W, Z# V; Z4 V
40. 
    
41.         {
    ) Y+ [' b; C( {& L+ h
42. 
    1 [& j) q" K5 X2 Y8 C+ c6 M
43.             led1=!led1;
    
44. 
    / K- R6 i$ u: U6 ^
45.         }
    
46. 
    9 c/ h- H* R; f
47.         delay_us(10);
    
48. 
    4 i* C9 }. o: ]+ {2 W; i  ^5 r
49.     }
    , ~# T9 i# ^9 v! o* m! S
50. 
    
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。