Arduino学习(五) 蜂鸣器实验

一,  了解蜂鸣器(Buzzer)

蜂鸣器是一种电子发声元器件，可以发出"beep beep"的声音.  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。蜂鸣器在电路中用字母“FM”、“H”或“HA” 或“ZZG”、“LB”、“JD”等表示。

蜂鸣器分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两种。


有源蜂鸣器与无源蜂鸣器的区别：内部有否震荡源
注意：这里的“源”不是指电源，而是指震荡源。
有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫；
无源蜂鸣器内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K-5K的波形脉冲信号去驱动它
有源蜂鸣器往往比无源的略贵，就是因为里面多个震荡电路。

从外观上看，两种蜂鸣器好像一样. 一般有源有源蜂鸣器比无源蜂鸣器厚一点.

但是, 从外观上并不能绝对的区分出有源与无源，最可靠的做法除了查看产品的参数手册以外. 另一种方式是使用万用表测试蜂鸣器电阻，只有8Ω或者16Ω的是无源蜂鸣器，电阻在几百欧以上的是有源蜂鸣器。

二、蜂鸣器模块实验(使用无源型蜂鸣器模块）

1, 无源蜂鸣器模块
模块如下图:

蜂鸣器模块有三个管脚，其中  （图中右侧)标注‘-’的管脚接地(GND)， 中间的管脚接 5V , （图中左侧）标注"S"的管脚接信号(数字I/O)

2, 接线
用三根杜邦线把模块接到开发板上，其中“-”脚接GND, 中间管脚接5V, "S"脚 接 D3口 ( D3口可以用作 PWM）

(所谓PWM, 指的是脉冲宽度调制，脉冲宽度调制可以用数字管脚按某种频率输出波形的脉冲信号.  单片机上某些数字IO口支持PWM功能, Arduino Nano的D3, D8支持PWM.   对于无源蜂鸣器, 必须用PWM输出波形的脉冲信号,才能驱动它发声)

3, 在Arduino IDE中写个Arduino程序控制无源型蜂鸣器模块
[mw_shl_code=applescript,true]int pinBuzzer = 3; //管脚D3连接到蜂鸣器模块的信号脚

void setup() {
pinMode(pinBuzzer, OUTPUT); //设置pinBuzzer脚为输出状态
}

void loop() {
  long frequency = 300; //频率, 单位Hz

  //用tone()函数发出频率为frequency的波形
  tone(pinBuzzer, frequency );
  delay(1000); //等待1000毫秒

  noTone(pinBuzzer);//停止发声
  delay(2000); //等待2000毫秒
}
[/mw_shl_code]
程序说明：对于无源蜂鸣器模块，必须使用tone()函数，通过PWM管脚，输出一个波形，才能让无源蜂鸣器发声
运行效果:   蜂鸣器发出"beep beep"声音.   响一秒, 停两秒

三、蜂鸣器实验(使用蜂鸣器元器件自已搭电路）
1, 准备元器件和器材

    有源蜂鸣器 一个
    面包板一块
    PNP型三极管(型号8550)一个
    1K 电阻一个
     杜邦线若干

2, 蜂鸣器驱动电路原理图

蜂鸣器元件需要通过一个驱动电路接在单片机上. 典型的驱动电路原理图如下:

上述电路中用一个PNP型三极管做为控制开关,  图中FM是蜂鸣器

三极管C极接GND，E极接蜂鸣器的负端，三极管的B极通过一只1K-2K的电阻到单片机的GPIO脚 .  蜂鸣器的正端接VCC.

该电路中三极管相当于一个开关， 运行原理如下：

1, 当GPIO输出高电平，三极B极与E极间没有电压差，三极管E极与C极间不通，蜂鸣器FM没有电流通过，蜂鸣器不响。

2，当GPIO输出低电平，三极B极与E极间形成电压差，三极管E极与C极之间导通，电流通过蜂鸣器FM，如果是有源蜂鸣器，则立即发出beep声。

(1)  三极管型号为 8550, 其引脚如下图:

如图所示，

1脚=E（发射极，电路图中带箭头的那个）
2脚=B（基极，电路图中跟R相接的那个
3脚=C（集电极，与E相对的那个）

(2)  蜂鸣器有两个脚
有源蜂鸣器是一通电就响的，两个脚分别是正负极,  两个脚一长一短, 短脚为负极, 长脚为正极接VCC. 本例用的是有源蜂鸣器，要注意正负极。
而无源蜂鸣器的是需要波形信号驱动的，两个脚没有正负极。

3, 用面包板接线

把三极管, 蜂鸣器,  电阻插入面包板, 按上述电路原理图，用杜邦线接线,  接线如下图:

有源蜂鸣器的正极(长脚）接5V,  负极(短脚)接三极管 E极
三极管B极接1K欧姆电阻，再接到Arduino D3脚
三极管C极接地

4, 在Arduino IDE中写个Arduino程序控制蜂鸣器
[mw_shl_code=applescript,true]int pinBuzzer = 3; //管脚D3连接到蜂鸣器元件的基极

void setup() {
pinMode(pinBuzzer, OUTPUT); //设置pinBuzzer脚为输出状态
}

void loop() {
  digitalWrite(pinBuzzer, HIGH);//输出HIGH电平,停止发声
  delay(3000); //等待3000毫秒

  digitalWrite(pinBuzzer, LOW);//输出LOW电平,发声
  delay(1000); //等待1000毫秒
}
[/mw_shl_code]
运行效果:   蜂鸣器发出"beep beep"声音.   响一秒, 停三秒
说明：
1， 根据电路图，当D3脚输出低电压，则有源蜂鸣器将发声（有源蜂鸣器不需要振荡波，因此不用tone()函数）。
2， 根据电路图，当D3脚输出高电压，则有源蜂鸣器将停止发声
3， 有源蜂鸣器的程序与上例采用无源蜂鸣器是不同的

课后练习题：

１，连接一个有源蜂鸣器到Arduino开发板，编写程序，让它发出以下模式的声音

　　　（１）长鸣：　鸣叫２秒，停0.5秒
　　　（２）滴滴短声：　鸣叫0.5秒，停0.5秒
           （３）急促短声：　鸣叫0.３秒，停0.３秒
　　　（４）长短声：　鸣叫２秒，停0.5秒，鸣叫0.5秒，停0.5秒

２，在上述电路中测量有源蜂鸣器的电流是多少？如何让有源蜂鸣器不要那么响？　

　　测量题：有源蜂鸣器的电阻是多少？

３，连接一个无源蜂鸣器到Arduino开发板，编写一个程序，让它发出 C大调  1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, i 的音阶声音。

４，连接一个无源蜂鸣器到Arduino开发板，编写一个程序，让它播放一首音乐。比如：小蜜蜂

５，在上述电路中测量无源蜂鸣器的电流是多少？如何让蜂鸣器不要那么响？　
　　测量题：无源蜂鸣器的电阻是多少？

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