树莓派 有源蜂鸣器模块 低电平触发 蜂鸣器控制板
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商品名称：树莓派 有源蜂鸣器模块 低电平触发 蜂鸣器控制板
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有源蜂鸣器*1
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51 单片机综合实验演示版的设计与制作 51 51 单片机综合实验演示版单片机综合实验演示版的设计与制作的设计与制作汇报人:党曼玉汇报人:党曼玉指导老师:李晓锋指导老师:李晓锋时间: 时间:
年年12 12 月月o本设计做的是 51 单片机综合实验演示版的设计与制作, 包括硬件系统的详细设计及汇编语言在基本控制中的应用。o硬件模块有: 单片机最小系统模块;独立按键模块;矩阵按键模块; LED 显示模块;蜂鸣器模块;通信接口模块;步进电机模块;数码管显示模块;电源开关模块; DAC0832 数模转换模块; 2路继电器模块;液晶显示模块,点阵模块等。o软件举例说明了按键操控流水灯和按键发音。做了什么? 做了什么? 怎么做? 一、方案选取: 1.单片机最小系统采用 AT89S51 单片机芯片; 2.供电电源采用 USB 供电; 3.控制按键采用独立按键和 4X4 矩阵按键两种; 4.数码管显示采用四位一体的共阴数码管; 5.液晶显示采用 LCD1602 作为液晶显示器件; 6.点阵 LED 显示屏采用 8X8 矩阵; 7.蜂鸣器采用有源蜂鸣器; 8.流水灯用用八个发光二极管; 9.步进电机采用 L298N ; 10. 使用 CH340G 芯片实现 USB 转串口通信; 如图电路板所示: 四位数码管继电器 8X8 点阵独立按键 4X4 矩阵按键电源开关流水灯 L298N CH340g 最小系统芯片 USB 接口蜂鸣器 LCD1602 三、 PCB 布线如图所示: 遵循先难后易,先大后小的原则。根据要求将所有有定位要求的元件固定并锁定。再参考原理图根据信号流向规律,放置其他元件。四、焊接调试: 焊接注意事项: 1.检查印刷电路裸板电源正负端、各相邻焊点是否短路。 2.检测元器件质量,电容、接插件是否短路,按键通断状态是否正确。 3.集成电路一定焊接插座,确定好插座空间安装位置。 4.焊接时特别要注意锡不能太多,否则易发生焊点短路。 5.电烙铁焊接时间不要过长,以免烫坏焊点。 6 .
焊贴片元件的时候注意不要让管脚之间连接住。调试注意事项: 1.
排除逻辑故障; 2.
排除元器件失效; 3.
排除电源故障; 一、按键控制流水灯演示: 效果! 二、按键控制音效演示:1
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单片机小白学步系列（二十二） IO口：蜂鸣器的使用/三极管的工作原理
更新：感谢Ireland同学的提醒，修改了PNP型三极管驱动电路，蜂鸣器从三极管的发射极改到了集电极，这样效果会更好，电路也更合理。同时增加了备注4。
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这一篇继续上一篇的内容，我们来做实验四：按键控制有源蜂鸣器，按下按键蜂鸣器响，释放按键不响。
实验四之前简单介绍下蜂鸣器。蜂鸣器有两种，无源蜂鸣器和有源蜂鸣器，一般用于发出报警的声音。声音是由震动产生的，大家都见过喇叭，喇叭里面有磁铁和线圈。给线圈通上不断变化的电压，在磁铁产生的磁场中就会运动。于是和线圈固定在一起的振膜就会震动，于是就能听见声音了，而无源蜂鸣器和喇叭效果基本一样。和无源蜂鸣器不同的是，有源蜂鸣器内部就有发声电路，通上电压合适的直流电就会发出叫声。另外，有源蜂鸣器有正负极之分。图中是常用的一种工作电压为5V的有源蜂鸣器，正面标有加号的一侧引脚为正极，如果器件是全新的没有剪过引脚，正极引脚比负极长。
从上面的介绍来看，有源蜂鸣器和LED一样，只要通电就能工作（如果没有特殊说明，后面蜂鸣器就是指有源蜂鸣器）。但是为什么要单独作为一个实验呢？
前面我们说了，单片机IO口能通过的电流是有限的，过大的电流可能会烧坏管脚，或者不能正常工作。蜂鸣器和LED相比最主要的区别，就是蜂鸣器比LED需要的电流大很多，电压一般也会高一些。
为了让单片机驱动蜂鸣器，也就是控制蜂鸣器工作，我们需要使用一些特别的电路。不知道大家是否了解继电器，继电器的特点就是用小电流低电压，控制大电流高电压电路。但是一般的继电器控制端需要的电流，对于单片机来说还是太大了，而且继电器价格比较高，能控制很大的电流，用在这里大材小用了。而这里我们要用的器件是三极管。
三极管基本介绍
三极管的作用主要是放大电流。和名字一样，三极管有三个管脚：发射极、基极、集电极，分别简写为E、B、C。有两种类型，PNP型和NPN型，两种类型的三极管工作时电流方向恰好相反，电路符号也不相同，如图所示。发射极上的箭头正是表示工作时电流方向的。
三极管有很多参数，实际的三极管也有很多种，封装也各种各样。下图是常见的TO-92封装的直插式小功率三极管。注意，这种外形只是封装，并不是三极管专用，也有其他器件会用这样的封装，具体要看上面标示的器件型号，例如图中的S9012表示它是9012三极管。像图中一样管脚朝下放置，半圆柱的平面正对自己，从左往右三个管脚分别是E、B、C。
三极管作为电子开关使用
三极管有三种工作状态，截止区、放大区、饱和区。在放大区，可以放大电信号，我们用的扩音器等设备就可以通过三极管实现。在单片机中我们主要利用三极管的截止区和饱和区，作电子开关使用，常用下面这样的电路图。
左图和右图分别是NPN、PNP型三极管的电路图。R1、S1和R2、S2相当于单片机IO口，三极管集电极接蜂鸣器。NPN型电路控制蜂鸣器高电平有效，即IO口输出高电平的时候，蜂鸣器就会响。PNP型反之。为了方便观察，我接的是LED，和蜂鸣器是一样的道理，可以看到图中LED就点亮了。注意三极管的管脚位置不可接反，要驱动的负载即图中的LED也不能接反。
常用PNP三极管有等，NPN三极管有等。
三极管的原理和很详细的工作情况分析，需要不少的计算过程，有兴趣的读者可以查看模拟电路相关的书籍资料。文章末尾也会简单分析三极管工作机制，有兴趣的同学可以看看。如果觉得难以理解，学习单片机过程中，可以不做深入研究。
程序的实现和点亮LED差不多，不过要看你的电路确定是高电平还是低电平有效。按照前面的三极管电路，我们可以用9012实现蜂鸣器驱动电路，低电平有效，电路图如下，注意蜂鸣器的正负极不能接反。
图中P1.0上接的LED还放在那（当然也可以去掉），P2.0上接了按键开关，P2.1上连接了三极管驱动的蜂鸣器。
我用面包板搭建的电路。
备注：三极管在这里起到开关的状态，建议优先考虑使用PNP型三极管电路。因为三极管的作用是放大电流，对于同一个三极管而言，如果要输出更大的电流，一般就要在基极输入更大电流。而使用PNP型电路时，IO口输出低电平有效，对于单片机来说是灌电流，此时基极能提供的电流更大，从而提供更大电流以驱动蜂鸣器。我在实际测试时，如果使用NPN型三极管9013，可以驱动LED，但不足以驱动蜂鸣器，除非自己给IO口再外接一个上拉电阻。
首先是定义LED、按键、蜂鸣器三个IO口
sbit LED = P1^0;
sbit KEY = P2^0;
sbit BUZZER = P2^1;
然后先设置KEY=1，然后在主循环中处理即可。这里我用的是PNP驱动，蜂鸣器和LED一样，是低电平有效。
void main()
while(1) {
LED = KEY;
BUZZER = KEY;
搭建完电路并烧写好程序，按下按键，LED会被点亮，同时蜂鸣器就能发出声音了。
三极管工作机制简要分析
三极管的特性分析比较复杂，这里我通过仿真进行简单介绍，三极管的原理和更多的深入知识，可以查阅相关模拟电路书籍。下图是我用Multisim软件仿真的电路（如果有兴趣自己仿真，请自行安装学习Multisim软件）。
图中左边的VCC通过可调电阻Rp分压，接到三极管基极，右边VCC通过一个电阻接到三极管集电极，三极管发射极接地。两个绿色箭头是Multisim中的探针，可以在黄色的框中显示导线上通过的电流大小，以及导线上的电压（也就是相对于GND的电压）。
我们把这个电路看成两个电流通路，分别是由紫色和橙色箭头标注。调节Rp到合适的位置，就会有电流通过基极，大小为Ib，也就是紫色通路的电流。由于三极管的特性，Ic即橙色通路的电流也会根据Ib而变化。从图中也可以看出来，左右两个探针显示的直流电流I(dc)分别为1.71nA和172nA（即Ib和Ic）。
如果调节Rp，如图Ib=3.33uA，此时Ic=333uA。多调整几次并观察结果，可以发现在一定范围内，始终近似有Ic=100*Ib（在模拟电路中，常直接用等号代表约等于，误差在所难免）。这正是三极管的放大特性。如果在基极接的是话筒，在集电极接喇叭，就可以放大声音信号了。当然实际电路还需要添加一些器件。而这里的100就是图中三极管的放大倍率，是三极管很重要的一个参数（所谓参数，就像电阻的阻值一样的道理）。
如果调节Rp，使基极电流Ib很大，例如图中Ib=1mA，此时Ic只有4.95mA，而不是100mA，不满足前面的条件了。前面说的是在一定范围内，Ic=100*Ib，也就是两者成正比，叫做三极管的线性区，也叫放大区。而如果基极和发射极之间电压太大，超过一定范围，就进入了三极管的饱和区，Ic的值比较大；反之，如果电压太小就会进入截止区，在截止区，Ic很小，几乎为0。正是利用这个特性，我们可以把单片机IO口接在基极，而在三极管集电极连接蜂鸣器，从而进行控制。
备注1：仿真电路有很大的局限性，只能在一定程度上模拟实际电路。实际电路很复杂，例如导线有电阻，但是仿真软件的设计很难考虑这么多因素，还有一些目前仍然未知的问题也不能考虑到。所以仿真结果只能作为参考。例如上面这个电路，我发现即使不断调节Rp，让滑片直接移动到5V的那一端，基极电压却仍然没有达到5V，和实际电路中并不相符。
备注2：前面说单片机IO口使用了电子开关，就类似于上面的三极管电路，不过单片机中实际用的一般是MOS管。
备注3：为了让三极管工作在放大区，常常使用电阻使基极和发射极之间电压保持在一定的范围内。这个过程叫做静态工作点的设置。设置好静态工作点，然后在其上叠加需要放大的幅度较小的交流信号（如果直接加交流信号，不会工作在放大区）。
备注4：三极管作为电子开关时，虽然不工作在放大区，但是仍然起到了电流放大的作用，只是不满足线性区的放大倍数关系。上图中的Rp如果换成一个固定电阻和一个阻值随温度变化的热敏电阻，三极管放大倍数足够大的情况下，就可以做成热敏开关，可以根据温度控制LED的开关，而电子开关也因此得名。
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《单片机小白学步》系列教程（原名《单片机入门指南》）介绍
本系列教程从最基本的入门知识开始，逐步深入介绍单片机系统设计，内容包括：
1、入门篇：单片机等基本概念、各种电子设计基本知识
2、思想篇：单片机/计算机系统设计的工程思想
3、学习篇：单片机学习过程、方法和技巧，以51单片机为例介绍，并推广到其他单片机
4、应用篇：遵循规范的工程方法，设计单片机系统实例（计划设计的系统有：计算器、电子表、密码锁、简易手机，具体看有没有时间再确定）
5、原理篇：从模拟电路、数字电路开始，逐步深入介绍单片机/计算机系统原理，并自行设计简易的CPU（由于个人水平有限，这部分没有把握写好，具体内容视情况而定）
1、技术知识点全面，从入门到精通
包含了各种基本知识，尤其是对单片机基本概念的介绍、为什么要用单片机等，在很多同类书籍教程中都被忽略了。同时也包含了一些深入的知识，包括原理篇考虑对单片机的基本原理进行介绍，有助于深入理解单片机。
本系列教程以51单片机为例进行介绍。通过51介绍完单片机的基本知识，我会再把430进行简要介绍，尤其是对比两者之间的优缺点，让大家很快感受到430的巨大优势，而学习51正好为快速了解430打下了坚实的基础。
2、除了单片机知识，还有思想、方法、技巧的介绍
本系列教程中，介绍单片机各种模块编程知识的主要是学习篇，而学习篇只是整个教程的一部分。在学习篇中我会贯穿各种方法技巧，如何理解一些模块功能，怎么看时序图，严格遵守工程思想进行编程，程序发生了错误怎么调试等等。而在思想篇中会总体介绍很多重要的思想，为后面的学习做好准备工作。
3、知识先后顺序的设计
单片机学习过程中，涉及大量的知识，而且很多知识之间相互依赖，关联很强。
本系列教程对知识的先后顺序进行比较明确的规划，尽最大可能符合人的认知过程。但是实际规划时发现，无论怎么调整知识的顺序，总有一些知识之间相互依赖，关系复杂。例如开始讲IO口的时候肯定会提到寄存器，而寄存器这个词的理解，需要深厚的背景知识。但是这些背景知识在没有进行实践的时候也很难理解。
初学者常常就会在这样的地方感觉疑惑不解，不知所措。而每次遇到类似这样的知识，我会向初学者指出，应该如何对待。这个知识是应该自己去学习补充，还是等到学完原理篇再做理解，而现在又应该怎么去看待这个名词。
另外，在整个教程的学习前，需要掌握一定的C语言等基础知识，具体可参考教程第〇篇《序》中的相关说明
4、语言通俗易懂
本系列教程力求语言通俗易懂，而不会用一堆新手不懂的词语去解释另一个不懂的词语。但是受限于个人语言表达能力，可能有些地方表述的比较繁琐，或者不清楚，希望大家能够帮忙指出。
《单片机小白学步》交流群
欢迎单片机爱好者加入《单片机小白学步》交流群。此群目标：
1、较高质量的单片机等技术的学习交流群
读者及时提供更新通知
3、结交爱好思考学习，对技术感兴趣，志同道合的朋友
加群原则是宁可少加人，也要保证质量（不懂技术没关系，关键是有一颗不怕困难、热爱学习的心）。有空的时候我会重点在里面回答一些技术问题。也鼓励大家相互讨论和促进~群里主要话题为单片机相关，但是也可以讨论各种想法等内容，爱学习爱思考的也可以加。群号：，请正确回答问题后进入，也希望帮忙推荐周围合适的人加群。
如果觉得我写的对你有帮助，欢迎多多反馈，包括写的不正确、不合理、不太明白都可以指出来，这样方便我对其进行完善。
更多可参见：《如何以学习单片机为契机，逐步成为优秀的工程师》
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