蜂鳴器的原理以及它的結構原理

蜂鳴器的原理以及它的結構原理

1.電壓式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。

蜂鳴器多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成。當接通電源后(1.5~15V直流工作電壓),多諧振蕩器起振,輸出1.5~2.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。

壓電蜂鳴片[1]由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。

2.電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。

接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。

蜂鳴器的發(fā)聲原理由振動裝置和諧振裝置組成，而蜂鳴器又分為無源他激型與有源自激型。

無源他激型蜂鳴器的工作發(fā)聲原理是：方波信號輸入諧振裝置轉換為聲音信號輸出，無源他激型蜂鳴器蜂鳴器工作原理

有源自激型蜂鳴器的工作發(fā)聲原理是：直流電源輸入經(jīng)過振蕩系統(tǒng)的放大取樣電路在諧振裝置作用下產(chǎn)生聲音信號，有源自激型蜂鳴器的工作發(fā)聲原理

PORTC.3/T0 作為I/O 口通過三極管Q2 來驅動蜂鳴器LS1，而PORTC.2/PWM0 則作為PWM 輸出口通過三極管Q1 來驅動蜂鳴器LS2。另外在PORTA.3 和PORTA.2 分別接了兩個按鍵，一個是PWM 按鍵，是用來控制PWM 輸出口驅動蜂鳴器使用的;另一個是PORT 按鍵，是用來控制I/O 口驅動蜂鳴器使用的。連接按鍵的I/O 口開內(nèi)部上拉電阻。

軟件設計方法

先分析一下蜂鳴器。所使用的蜂鳴器的工作頻率是2000Hz，也就是說蜂鳴器的驅動信號波形周期是500μs，由于是1/2duty 的信號，所以一個周期內(nèi)的高電平和低電平的時間寬度都為250μs。軟件設計上，我們將根據(jù)兩種驅動方式來進行說明。

a) PWM 輸出口直接驅動蜂鳴器方式

由于PWM 只控制固定頻率的蜂鳴器，所以可以在程序的系統(tǒng)初始化時就對PWM 的輸出波形進行設置。

首先根據(jù)SH69P43 的PWM 輸出的周期寬度是10 位數(shù)據(jù)來選擇PWM 時鐘。系統(tǒng)使用4MHz 的晶振作為主振蕩器，一個tosc 的時間就是0.25μs，若是將PWM 的時鐘設置為tosc 的話， 則蜂鳴器要求的波形周期500μs 的計數(shù)值為500μs/0.25μs=(2000)10=(7D0)16，7D0H 為11 位的數(shù)據(jù)，而SH69P43 的PWM

輸出周期寬度只是10 位數(shù)據(jù)，所以選擇PWM 的時鐘為tosc 是不能實現(xiàn)蜂鳴器所要的驅動波形的。

這里我們將PWM 的時鐘設置為4tosc，這樣一個PWM 的時鐘周期就是1μs 了，由此可以算出500μs 對應的計數(shù)值為500μs/1μs=(500)10=(1F4)16，即分別在周期寄存器的高2 位、中4 位和低4 位三個寄存器中填入1、F 和4，就完成了對輸出周期的設置。再來設置占空比寄存器，在PWM 輸出中占空比的實現(xiàn)是

通過設定一個周期內(nèi)電平的寬度來實現(xiàn)的。當輸出模式選擇為普通模式時，占空比寄存器是用來設置高電平的寬度。250μs 的寬度計數(shù)值為250μs/1μs=(250)10=(0FA)16。只需要在占空比寄存器的高2 位、中4 位和低4 位中分別填入0、F 和A 就可以完成對占空比的設置了，設置占空比為1/2duty。

以后只需要打開PWM 輸出，PWM 輸出口自然就能輸出頻率為2000Hz、占空比為1/2duty 的方波。

b) I/O 口定時翻轉電平驅動蜂鳴器方式

使用I/O 口定時翻轉電平驅動蜂鳴器方式的設置比較簡單，只需要對波形分析一下。由于驅動的信號剛好為周期500μs，占空比為1/2duty 的方波，只需要每250μs 進行一次電平翻轉，就可以得到驅動蜂鳴器的方波信號。在程序上，可以使用TIMER0 來定時，將TIMER0 的預分頻設置為/1，選擇TIMER0 的始終為系統(tǒng)時鐘(主振蕩器時鐘/4)，在TIMER0 的載入/計數(shù)寄存器的高4 位和低4 位分別寫入00H 和06H，就能將TIMER0 的中斷設置為250μs。當需要I/O 口驅動的蜂鳴器鳴叫時，只需要在進入TIMER0 中斷的時候對該I/O 口的電平進行翻轉一次，直到蜂鳴器不需要鳴叫的時候，將I/O 口的電平設置為低電平即可。不鳴叫時將I/O 口的輸出電平設置為低電平是為了防止漏電。