【嵌入式成长10】STC89C51蜂鸣器｜有源/无源蜂鸣器区分、三极管驱动、定时器播放音乐实战

一、蜂鸣器应用场景蜂鸣器把电信号转换成声音信号电子产品用来做状态提示按键滴声、报警、故障提醒。空调、电水壶、风扇、单片机开发板上都可以见到蜂鸣器。二、有源蜂鸣器 vs 无源蜂鸣器⚠️这里的“源”指振荡源不是电源类型有源蜂鸣器Active无源蜂鸣器Passive内部结构自带振荡电路无振荡源类似小喇叭驱动条件施加直流电压就发声必须输入一定频率的方波脉冲才发声音调频率固定不能变调修改脉冲频率输出不同音调可以播放音乐识别引脚顶部印有标识长引脚为正极同样长脚正极外观很难区分只能看手册有源蜂鸣器IO直接输出高低电平控制通电断电即可响代码简单只能一种音调。无源蜂鸣器需要单片机输出高低交替方波可以演奏音乐是本章实验对象。想让单片机“唱歌”必须使用无源蜂鸣器。三、硬件驱动电路解析STC89C51单片机IO口驱动电流很小不足以直接驱动蜂鸣器开发板使用NPN三极管做开关放大电流配合续流二极管保护器件。开发板硬件蜂鸣器控制引脚BUZZE → P2.1三极管FMMT491做开关R48、R47基极限流电阻D25为续流二极管吸收关断瞬间反向电动势保护三极管。电路逻辑P2.1输出高电平三极管导通无源蜂鸣器得到脉冲信号发声。P2.1输出低电平三极管截止蜂鸣器停止。注意无源蜂鸣器只给恒定高电平是不会响的需要不断翻转IO输出方波。四、基础代码实验示例1软件延时翻转IO无源蜂鸣器发声12M晶振循环翻转P2.1引脚生成方波蜂鸣器发出滴滴声。#includereg52.h sbit speak P2^1; //蜂鸣器控制引脚P2.1 //毫秒延时函数 12MHz void delay_ms(unsigned int xms) { unsigned int i, j; for(ixms;i0;i--) { for(j124;j0;j--); } } void main(void) { while(1) { speak 1; delay_ms(1); speak 0; delay_ms(1); } }缺点软件延时占用CPU程序卡在延时中无法处理其他业务实际项目优先用定时器中断翻转IO。示例2有源蜂鸣器简单提示音如果你硬件是有源蜂鸣器不需要方波直接控制电平持续时间#includereg52.h sbit speak P2^1; void delay_ms(unsigned int xms) { unsigned int i, j; for(ixms;i0;i--) for(j124;j0;j--); } void main(void) { while(1) { speak 1; //响 delay_ms(500); speak 0; //停 delay_ms(500); } }五、进阶实战无源蜂鸣器定时器中断播放音乐《Happy New Year》原理使用定时器0中断定时翻转蜂鸣器IO产生不同频率方波数组存储每一个音符对应的定时器初值与节拍时长主循环遍历乐曲数组播放歌曲。#include reg52.h #define uchar unsigned char sbit speak P2 ^ 1; bit flag 0; //电平翻转标志 uchar ptr 0x00; //歌曲数组索引 uchar high; //定时器初值高8位 uchar low; //定时器初值低8位 //乐曲数组Happy New Year //格式[TH0,TL0,节拍时长]0xff休止符0x00歌曲结束 uchar code music[] { 0xfc, 0x44, 0x7f, 0xfc, 0x44, 0x7f, 0xfc, 0x44, 0xff, 0xfa, 0x68, 0xff, 0xfd, 0x23, 0x7f, 0xfd, 0x23, 0x7f, 0xfd, 0x23, 0xff, 0xfc, 0x44, 0xff, 0xfc, 0x44, 0x7f, 0xfd, 0x23, 0x7f, 0xfd, 0x82, 0xff, 0xfd, 0x82, 0xff, 0xfd, 0x23, 0x7f, 0xfd, 0x23, 0x7f, 0xfc, 0xac, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0xac, 0x7f, 0xfd, 0x23, 0x7f, 0xfd, 0x34, 0xff, 0xfd, 0x34, 0xff, 0xfd, 0x23, 0x7f, 0xfc, 0xac, 0x7f, 0xfd, 0x23, 0xff, 0xfc, 0x44, 0xff, 0xfc, 0x44, 0x7f, 0xfd, 0x23, 0x7f, 0xfc, 0xac, 0xff, 0xfa, 0x68, 0xff, 0xfc, 0x0c, 0x7f, 0xfc, 0xac, 0x7f, 0xfc, 0x44, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00 }; //毫秒延时 12MHz void delay_ms(unsigned int xms) { unsigned int i, j; for (i xms; i 0; i--) { for (j 124; j 0; j--) { } } } //定时器0中断翻转蜂鸣器IO产生方波 void Count1(void) interrupt 1 { TH0 high; TL0 low; if (flag 0) { speak 0; flag 1; } else { speak 1; flag 0; } } //定时器初始化 void Init(void) { TMOD 0x01; //定时器0模式1 16位 EA 1; //总中断打开 ET0 1; //开启定时器0中断 } void main(void) { uchar time; Init(); TH0 high; TL0 low; while (1) { if (music[ptr] ! 0xff music[ptr] ! 0x00) { TR0 0; //关闭定时器停止发声 speak 1; delay_ms(10); high music[ptr]; //取出音符TH0 low music[ptr 1]; //取出音符TL0 time music[ptr 2]; //取出节拍时长 TR0 1; //开启定时器播放当前音符 delay_ms(time); ptr 3; } else if (music[ptr] 0xff) //休止符静音 { time music[ptr 2]; delay_ms(time); ptr 3; } else //0x00歌曲播放完毕停顿2秒从头循环 { TR0 0; speak 1; delay_ms(2000); ptr 0; } } }代码逻辑说明定时器0中断负责定时翻转P2.1引脚电平生成方波信号不同初值对应不同频率对应不同音符。music[]数组存储整首歌每3个字节一组TH0初值、TL0初值、节拍时间。0xff代表休止符不发声0x00代表歌曲结束停顿2秒索引置0循环重播。播放音符时打开定时器休止/结束关闭定时器。六、开发踩坑总结有源无源千万不要搞混无源蜂鸣器恒定高电平不会响必须输入方波有源蜂鸣器给方波声音异常。单片机IO不能直接驱动蜂鸣器必须依靠三极管放大电流开发板已经做好外围电路直接操作IO引脚。续流二极管不能省略感性负载关断会产生反向高压容易损坏三极管和单片机。软件延时生成方波会阻塞CPU音乐项目推荐定时器中断翻转IO。晶振改变定时器初值需要重新调整音调才准确。七、本章小结有源蜂鸣器直流电平控制音调固定无源蜂鸣器需要方波脉冲可以播放音乐。三极管做开关放大电流解决单片机IO驱动能力不足的问题。无源蜂鸣器可以软件延时翻转IO发声高级用法使用定时器中断生成不同频率方波播放乐曲。乐曲数组保存音符定时器初值与节拍实现循环播放歌曲。