【报警器】基于Mind+ Ardunio入门教程06

       这里我们要接触一个新的电子元件——蜂鸣器，从字面意思就可以知道，这是一个会发声的元件。这次做一个报警器，通过连接蜂鸣器到Arduino数字输出引脚，并配合相应的程序就可以产生报警器的声音。其原理是利用正弦波产生不同频率的声音。如果结合一个LED，配合同样的正弦波产生灯光的话，就是一个完整的报警器了。

所需元件

￭ 1×  蜂鸣器                   

硬件连接

按下图连接图连接，注意蜂鸣器引脚正（+），负（-）。标有＋的引脚接到数字口8，另一个接GND。

图 6-1报警器连线图

图形化编程

样例程序 6-1：

       下载程序完成后，你会听到一高一低的报警声，如同汽车报警器。

图形化指令学习

代码学习

项目代码如下

[mw_shl_code=c,true]#include <DFRobot_Libraries.h>
// 创建对象
DFRobot_Tone DFTone;


// 主程序开始
void setup() {

}
void loop() {
        DFTone.play(8, 131, 250);
        DFTone.play(8, 523, 250);
}[/mw_shl_code]

       Loop中只有一个新的函数，DFTone.Play( )。对应指令

       函数格式如下：

       如果我们希望蜂鸣器能够发出更加多样，和不同时长的声音，就会发现，单单依靠Mind+的图形化编程已经无法满足预期的要求了，“播放音符”指令后对应的节拍表示发音持续时间，在Mind+中可以理解为1拍=1秒。如图，Mind+的发音时长只有几个固定的选项，无法再减小发声时间。

       Mind+的图形指令虽然使用便捷，但是一定程度上牺牲了代码的灵活性，也限制了使用者天马行空的创造力。所以从现在开始，我们将图形化编程这根拐杖放在一旁，只用代码编程完成后续课程的项目，快来感受它的魅力吧！

代码编程

       在手动编辑区输入样例代码6-2

[mw_shl_code=c,true]//项目六 报警器
float sinVal;
int toneVal;
#include <DFRobot_Libraries.h>
// 创建对象
DFRobot_Tone DFTone;

void setup(){
     pinMode(8, OUTPUT);
}

void loop(){
     for(int x=0; x<180; x++){
            //将sin函数角度转化为弧度
            sinVal = (sin(x*(3.1415/180)));
            //用sin函数值产生声音的频率
            toneVal = 2000+(int(sinVal*1000));
            //给引脚8一个
            DFTone.play(8, toneVal,2);
     }   
}[/mw_shl_code]

       下载完代码后，我们能够听见蜂鸣器发出由低到高、再由高到低的警报声。不同于之前图形化编程发出较为简单的声音，使用代码能够让输出更具有变化和多样性。

代码学习

       首先，定义两个变量：

[mw_shl_code=c,false]float sinVal;  
int toneVal;  [/mw_shl_code]

       浮点型变量sinVal用来存储正弦值，这是由于正弦值有小数。正弦波呈现一个波浪形的变化，变化比较均匀，所以我们选用正弦波的变化来作为我们声音频率的变换，toneVal从sinVal变量中获得数值，并把它转换为所需要的频率。

[mw_shl_code=c,false]#include <DFRobot_Libraries.h>  
// 创建对象  
DFRobot_Tone DFTone;  [/mw_shl_code]

       对于库和对象，将在项目十中做详细解释，那时有了几次使用的基础将更容易理解。

[mw_shl_code=c,false]void setup(){  
     pinMode(8, OUTPUT);  
}  [/mw_shl_code]

       setup中的函数pinMode（）的格式如下：

       这个函数的作用是，来规定某个引脚是作为输入，或是输出，mode的值分别对应INPUT（输入）和OUTPUT（输出）。为什么在Mind+中没有这条指令，是因为它已经被封装在了其他指令中，比如digitalwrite（pin），当程序运行数字信号输出指令的时候，其实已经使用了pinMod(OUT)指令，但是这一过程没有在代码中体现。

       这里用的是sin()函数，一个数学函数，可以算出一个角度的正弦值，这个函数采用弧度单位。因为我们不想让函数值出现负数，所以设置for循环在0~179之间，也就是0~180度之间。

[mw_shl_code=c,true]  for(int x=0; x<180; x++){  [/mw_shl_code]

       函数sin()用的弧度单位，不是角度单位。要通过公式将角度转为弧度：

[mw_shl_code=c,true]sinVal = (sin(x*(3.1415/180)));  [/mw_shl_code]

       之后，将这个值转变成相应的报警声音的频率：

[mw_shl_code=c,true]toneVal = 2000+(int(sinVal*1000));  [/mw_shl_code]

       这里有个知识点——浮点型值转换为整型。

       sinVal是个浮点型变量，也就是含小数点的值，而我们不希望频率出现小数点的，所以需要有一个浮点值转换为整型值的过程，下方语句完成了这件事：

[mw_shl_code=c,true]int(sinVal*1000)[/mw_shl_code]

       把sinVal乘以1000，转换为整型后再加上2000赋值给变量toneVal，现在toneVal就是一个适合声音频率了。

之后，我们用tone()函数把生成的这个频率给我们的蜂鸣器。

[mw_shl_code=c,true]DFTone.play(8, toneVal,2);  [/mw_shl_code]

硬件回顾

蜂鸣器

       蜂鸣器其实就是一种会发声的电子元件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。

压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器区别

       压电式蜂鸣器是以压电陶瓷的压电效应，来带动金属片的振动而发声。当受到外力导致压电材料发生形变时压电材料会产生电荷。电磁式的蜂鸣器，则是利用通电导体会产生磁场的特性，通电时将金属振动膜吸下，不通电时依振动膜的弹力弹回。不太明白也没太大关系，不影响我们使用。

       压电式蜂鸣器需要比较高的电压才能有足够的音压,一般建议为9V以上。电磁式蜂鸣器用1.5V就可以发出85dB以上的音压了，唯消耗电流会大大的高于压电式蜂鸣器。所以还是建议初学者使用电磁式蜂鸣器。

有源蜂鸣器和无源蜂鸣器区别

       无论是压电式蜂鸣器还是电磁式蜂鸣器，都有有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两种区分。

       有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的根本区别是输入信号的要求不一样。这里的“源”不是指电源，而是指振荡源，有源蜂鸣器内部带振荡源，说白了就是只要一通电就会响，适合做一些单一的提示音。而无源内部不带震荡源，所以如果仅用直流信号无法使其响，必须用2K-5K的方波去驱动它，但是无源蜂鸣器比有源蜂鸣器音效更好，适合需要多种音调的应用。

       从外观上看，有源无源的区别在于，有源蜂鸣器有长短脚，也就是所谓正负极，长脚为正极，短脚为负极。而无源蜂鸣器则没有正负极，两个引脚长度相同。

在套件中，我们为初学者选用的蜂鸣器类型是电磁式无源蜂鸣器。当然，如果喜欢探究，不妨考虑买一个有源蜂鸣器玩玩，直观感受一下两者的区别。

       蜂鸣器的应用有很多，我们都可以就蜂鸣器做一些好玩的东西，比如常见的会结合蜂鸣器的有红外传感器，超声波传感器，用于监测物体靠近报警。温度传感器，测到温度过高报警。气体传感器，有气体泄漏报警等等。除了报警，还可以用来作为乐器，通过不同频率，调成乐谱的不同调式，是不是很amazing啊？

课后作业

1. 在手动编辑中，输入本项目的代码。

2. 结合红色LED灯做一个完整的报警器。

       提示：可以让LED也随着sin函数变化，使声音与灯光节奏保持一致。

3.结合项目三中介绍的按钮，做个简易门铃的效果，每次按下按钮，蜂鸣器发出提示音。

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