原创 交流蜂鸣器音乐播放设计

2009-6-7 12:13 4627 5 5 分类: MCU/ 嵌入式
1. 蜂鸣器简介
    蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流或者交流供电,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的发声器件。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”(旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等)表示。蜂鸣器的外观如下图所示。 

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图1.1  蜂鸣


根据发声材料、结构和驱动方式的不同,蜂鸣器可以分为压电式、电磁式等,如表1.1所示。



  表1.1  根据材料和结构分类


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表1.2  根据驱动方式分类


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2.驱动电路分析与参数计算
     根据上述的几个蜂鸣器驱动电路分析发现,蜂鸣器驱动电路无一例外都包含以下几个部分:一个三极管、一个蜂鸣器、一个续流二极管和一个电源滤波电容。驱动电路如图1.2所示。


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                                     图1.2  蜂鸣器驱动电路
    蜂鸣器驱动电路分析如下:
    1.蜂鸣器
    发声元件,在其两端施加直流电压(有源蜂鸣器)或者方波(无源蜂鸣器)就可以发声,其主要参数是外形尺寸、发声方向、工作电压、工作频率、工作电流、驱动方式(直流/方波)等。这些都可以根据需要来选择。
    2.续流二极管
    蜂鸣器本质上是一个感性元件,其电流不能瞬变,因此必须有一个续流二极管提供续流。否则,在蜂鸣器两端会产生几十伏的尖峰电压,可能损坏驱动三极管,并干扰整个电路系统的其它部分。
    3.滤波电容
    滤波电容C1的作用是滤波,滤除蜂鸣器电流对其它部分的影响,也可改善电源的交流阻抗,如果可能,最好是再并联一个220uF的电解电容。
    4.三极管
    三极管Q1起开关作用,其基极的高电平使三极管饱和导通,使蜂鸣器发声;而基极低电平则使三极管关闭,蜂鸣器停止发声。
3.驱动程序设计
    1. 直流蜂鸣器驱动程序
    直流蜂鸣器的驱动是非常简单的,只要在其两端施加额定工作电压,蜂鸣器就发声。以NPN三极管驱动电路为例,只要在三极管的基极接入高电平,蜂鸣器就能发声。例如:蜂鸣器每秒钟发声100mS时,三极管基极的驱动波形如图1.3所示。


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                                        图1.3  NPN管驱动直流蜂鸣器
    2. 交流蜂鸣器驱动程序
    交流蜂鸣器的驱动相对复杂一点,要在蜂鸣器两端施加额定电压的方波。蜂鸣器的工作频率范围通常是很窄的,这意味着一个蜂鸣器通常只能工作在其额定频率才会有良好的发声效果(包括声压和音色等)。有些蜂鸣器的工作频率范围是比较宽的,这样就可以通过调整驱动方波的频率而使蜂鸣器发出音乐,演奏歌曲。例如:蜂鸣器每秒钟发声100mS时,三极管基极的驱动波形如下图1.4所示。


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                                  图1.4  驱动交流蜂鸣器
4.设计原理
    本实例采用LPC2103的定时器1产生PWM脉冲控制8050导通与闭合,使交流蜂鸣器两端产生方波信号,驱动蜂鸣器发声。三个LED分别显示高、中和低音的状态。电路原理如图1.5所示。


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                                         图1.5  原理图

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