Step2Step2Step2 :【C51】蜂鸣器发声实验

蜂鸣器简介

①按驱动方式的不同。可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。

有源蜂鸣器内部有振荡电路，能将恒定的直流电转化成一定频率的脉冲信号，从而引起磁场交变，带动振动膜片振动发音。因此它工作的理想信号是直流电，一旦供电，蜂鸣器就会发出声音。

无源蜂鸣器内部不带震荡源，如果提供直流信号，因为磁路恒定，振动膜片不能振动发音，蜂鸣器不工作。因此，它工作的理想信号是方波，方波的频率不同，发出的声音也不同。

②按构造方式的不同。可分为电磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器。

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。

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。

即想要电磁式蜂鸣器发声，只需提供电源即可；想要压电式蜂鸣器发声，需提供一定频率的脉冲信号；

硬件设计

因为 51 单片机 IO 口的驱动能力较弱，而蜂鸣器驱动需要约 30mA，所以非常困难。因此我们不会直接使用 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51单片机的 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 51 单片机芯片是用来做控制的，而不是驱动。

蜂鸣器发声实验

在我所使用的开发板中，使用的是无源蜂鸣器，需要一定频率的脉冲才会发声。蜂鸣器控制管脚直接连接到 51 单片机的P1^5口上。并有一个PNP 三极管起到电流放大作用，从而可以驱动蜂鸣器。

#include<reg52.h>
void delay(int times);//延时函数
sbit beep=P1^5;//蜂鸣器控制管脚连接到 51 单片机的P1^5口上。
void main()
{while(1){beep=1;delay(1000);//延时约为1s，//蜂鸣器发出声音的时间间隔不同，频率就不同，所发出的声音也就不同。//根据这一原理，可通过改变蜂鸣器发声和停止发声的时间间隔，发出不同频率的声音。beep=0;delay(1000);}
}
void delay(int times)
{times=times*10000;while(times--);
}

扩展实验–灯光报警器（LED&蜂鸣器）

要求：在LED跑马灯的基础上附加要求：当LED3点亮时，蜂鸣器发出声音，报警；LED3熄灭时，蜂鸣器停止发声。

PS：LED跑马灯

#include<reg52.h>
#include<intrins.h>//进行移位操作的头文件
sbit beep=P1^5;//蜂鸣器控制管脚连接到 51 单片机的P1^5口上。
void delay(int times);
void main()
{int i;while(1){P2=0xFE;//P2口的8个引脚被赋值成1111,1110，代表只有P2^0口是低电平，其余都是高电平。//即只有LED0亮，其余LED灯处于熄灭状态。 //8个引脚与0xFE的2进制分别对应！for(i=0;i<8;i++){P2=_crol_(P2,1);//每次循环左移一位。if(P2==0xF7)//P2=11110111，如果LED3亮（即第四个LED灯亮起时），蜂鸣器报警{beep=1;delay(500);beep=0;//蜂鸣器停止发声}delay(1000);}}
}
void delay(int times)
{times=times*10000;while(times--);
}

补充知识

①NPN型三极管、PNP 型三极管

C：集电极collectorcollectorcollector	B：基极basebasebase	E：发射极emitteremitteremitter

开关特性：

对NPN型三极管，只要B极电压比E高0.7V以上，E、C之间就可以导通。所以NPN为高电平导通，低电平截止。

对PNP型三极管，只要E极电压比B高0.7V以上，E、C之间就可以导通。所以PNP为低电平导通，高电平截止。

三种工作状态：

（1）截止：

截止条件：对NPN，低电平为截止状态；对PNP，高电平为截止状态。

截止状态下，各电极的电流几乎为0，E极和C极互不相通，相当于一个断开的开关。E、C极电压近似于电源电压。

（2）放大：

放大条件：对NPN：UC>UB>UEU_C>U_B>U_EUC>UB>UE；对PNP：UE>UB>UCU_E>U_B>U_CUE>UB>UC。

IBI_BIB、ICI_CIC近似于线性关系，IBI_BIB微小的变化就能引起ICI_CIC较大的变化。

（3）饱和：

饱和条件：对NPN：UB>UEU_B>U_EUB>UE，UB>UCU_B>U_CUB>UC；对PNP：UB<UEU_B<U_EUB<UE，UB<UCU_B<U_CUB<UC。

当B、E极间的电流增大到某一值后，E、C极间电流将不再变化，就称三极管达到了饱和状态。此时IBI_BIB的变化对ICI_CIC的影响很小，两者不成比例。饱和状态下E极和C极间电压值很小，通常硅管约为0.3V，若忽略不计，则E极和C极之间相当于短路，即相当于一个闭合的开关。

三张图让你弄懂三极管截止状态、放大状态和饱和状态

三极管工作原理及三种基本工作状态

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