Python与硬件学习笔记:蜂鸣器
2016-02-21 18:15
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相信大家对蜂鸣器都不会陌生,很多产品和方案中都会用到蜂鸣器,大部分都是使用蜂鸣器来做提示或报警,比如按键按下、开始工作、工作结束或是故障等等。这里对单片机在蜂鸣器驱动上的应用作一下描述。
蜂鸣器的介绍、原理及其驱动方式
(一)蜂鸣器的介绍
1.蜂鸣器的作用:蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,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。
2.蜂鸣器的分类:蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
3.蜂鸣器的电路图形符号蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”(旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等)表示。
(二)蜂鸣器的结构原理
1.压电式蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后(1.5~15V直流工作电压),多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号,阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极经极化和老化处理后,再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。
2.电磁式蜂鸣器电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后,振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈,使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下,周期性地振动发声。
(三)驱动方式
惯用驱动蜂鸣器的方式有两种:一种是PWM输出口直接驱动,另一种是利用I/O定时翻转电平产生驱动波形对蜂鸣器进行驱动。
PWM输出口直接驱动是利用PWM输出口本身可以输出一定的方波来直接驱动蜂鸣器。在单片机的软件设置中有几个系统寄存器是用来设置PWM口的输出的,可以设置占空比、周期等等,通过设置这些寄存器产生符合蜂鸣器要求的频率的波形之后,只要打开PWM输出,PWM输出口就能输出该频率的方波,这个时候利用这个波形就可以驱动蜂鸣器了。比如频率为2000Hz的蜂鸣器的驱动,可以知道周期为500μs,这样只需要把PWM的周期设置为500μs,占空比电平设置为250μs,就能产生一个频率为2000Hz的方波,通过这个方波再利用三极管就可以去驱动这个蜂鸣器了。
而利用I/O定时翻转电平来产生驱动波形的方式会比较麻烦一点,必须利用定时器来做定时,通过定时翻转电平产生符合蜂鸣器要求的频率的波形,这个波形就可以用来驱动蜂鸣器了。比如为2500Hz的蜂鸣器的驱动,可以知道周期为400μs,这样只需要驱动蜂鸣器的I/O口每200μs翻转一次电平就可以产生一个频率为2500Hz,占空比为1/2duty的方波,再通过三极管放大就可以驱动这个蜂鸣器了。
有源蜂鸣器与无源蜂鸣器有什么区别
这里的“源”不是指电源。而是指震荡源。也就是说,有源蜂鸣器内部带震荡源,所以只要一通电就会叫。而无源内部不带震荡源,所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K~5K的方波去驱动它。因此有源蜂鸣器往往比无源的贵,就是因为里面多个震荡电路。无源蜂鸣器的优点是:便宜、声音频率可控,可以做出“多来米发索拉西”的效果、在一些特例中,可以和LE复用一个控制口。有源蜂鸣器的优点是:程序控制方便。
模块使用
在此我们利用蜂鸣器实现一个简单的整点报时功能,在这里我们选用有源蜂鸣器,只要通电就会发声,这样程序控制简单,无源蜂鸣器的控制发声,需要利用PWM进行输出,PWM控制输出可参见温度传感器DS18B20。
1、所需材料:
•有源蜂鸣器一个
•树莓派
•杜邦线数根
2、引脚连接说明:
3、程序编写:
为了使蜂鸣器鸣叫的程序模块化,将这一部分代码放到独立的libbeep.py文件中,代码如下:
在alarm.py
中实现整点报时,代码如下:
2015-04-03"
执行脚本:sudopythonalarm.py
最后等待铃声响起!
蜂鸣器的介绍、原理及其驱动方式
(一)蜂鸣器的介绍
1.蜂鸣器的作用:蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,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。
2.蜂鸣器的分类:蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
3.蜂鸣器的电路图形符号蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”(旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等)表示。
(二)蜂鸣器的结构原理
1.压电式蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后(1.5~15V直流工作电压),多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号,阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极经极化和老化处理后,再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。
2.电磁式蜂鸣器电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后,振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈,使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下,周期性地振动发声。
(三)驱动方式
惯用驱动蜂鸣器的方式有两种:一种是PWM输出口直接驱动,另一种是利用I/O定时翻转电平产生驱动波形对蜂鸣器进行驱动。
PWM输出口直接驱动是利用PWM输出口本身可以输出一定的方波来直接驱动蜂鸣器。在单片机的软件设置中有几个系统寄存器是用来设置PWM口的输出的,可以设置占空比、周期等等,通过设置这些寄存器产生符合蜂鸣器要求的频率的波形之后,只要打开PWM输出,PWM输出口就能输出该频率的方波,这个时候利用这个波形就可以驱动蜂鸣器了。比如频率为2000Hz的蜂鸣器的驱动,可以知道周期为500μs,这样只需要把PWM的周期设置为500μs,占空比电平设置为250μs,就能产生一个频率为2000Hz的方波,通过这个方波再利用三极管就可以去驱动这个蜂鸣器了。
而利用I/O定时翻转电平来产生驱动波形的方式会比较麻烦一点,必须利用定时器来做定时,通过定时翻转电平产生符合蜂鸣器要求的频率的波形,这个波形就可以用来驱动蜂鸣器了。比如为2500Hz的蜂鸣器的驱动,可以知道周期为400μs,这样只需要驱动蜂鸣器的I/O口每200μs翻转一次电平就可以产生一个频率为2500Hz,占空比为1/2duty的方波,再通过三极管放大就可以驱动这个蜂鸣器了。
有源蜂鸣器与无源蜂鸣器有什么区别
这里的“源”不是指电源。而是指震荡源。也就是说,有源蜂鸣器内部带震荡源,所以只要一通电就会叫。而无源内部不带震荡源,所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K~5K的方波去驱动它。因此有源蜂鸣器往往比无源的贵,就是因为里面多个震荡电路。无源蜂鸣器的优点是:便宜、声音频率可控,可以做出“多来米发索拉西”的效果、在一些特例中,可以和LE复用一个控制口。有源蜂鸣器的优点是:程序控制方便。
模块使用
在此我们利用蜂鸣器实现一个简单的整点报时功能,在这里我们选用有源蜂鸣器,只要通电就会发声,这样程序控制简单,无源蜂鸣器的控制发声,需要利用PWM进行输出,PWM控制输出可参见温度传感器DS18B20。
1、所需材料:
•有源蜂鸣器一个
•树莓派
•杜邦线数根
2、引脚连接说明:
有源蜂鸣器 | 树莓派 |
- | GND |
+ | 5v |
S | GPIO7 |
为了使蜂鸣器鸣叫的程序模块化,将这一部分代码放到独立的libbeep.py文件中,代码如下:
importRPi.GPIOasGPIO importtime PIN_NO=7#GPIO编号,可自定义 GPIO.setmode(GPIO.BOARD) GPIO.setup(PIN_NO,GPIO.OUT) #哔1次,时长作为参数传递 defbeep(seconds): GPIO.output(PIN_NO,GPIO.HIGH) time.sleep(seconds) GPIO.output(PIN_NO,GPIO.LOW) #哔N次,时长、间隔时长、重复次数作为参数传递 defbeepAction(secs,sleepsecs,times): foriinrange(times): beep(secs) time.sleep(sleepsecs) #beepAction(0.02,0.02,30)
在alarm.py
中实现整点报时,代码如下:
importRPi.GPIOasGPIO importtime importlibbeep whileTrue: t=time.localtime()#读取系统时间 h=t.tm_hour m=t.tm_min s=t.tm_sec w=time.strftime('%w',t)#函数接收以时间元组,并返回以可读字符串表示的当地时间,%w一年中的星期数(00-53)星期一为星期的开始 printh,m,s,w time.sleep(0.3) ifm==0ands==0: ifh>22orh<8:#为了晚上22点之后,上午8点之前不被打扰 print"continued" continue ifh>12: h=h-12 libbeep.beepAction(0.3,0.5,h) time.sleep(1) ifm==30ands==0: ifh>22orh<8: print"continued" continue libbeep.beepAction(0.05,0.05,2) time.sleep(1)
为了方便测试,我们可以把系统时间调整接近整点的时刻,在运行脚本,等待整点,感受自己***的整点报时
使用此命令更改系统时间:sudodate-s"10:59:57
2015-04-03"
执行脚本:sudopythonalarm.py
最后等待铃声响起!
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