Arduino 蜂 鳴 器

之前的文章中我們讓Arduino控制LED，除了視覺效果，我們再來玩玩聲音吧！讓Arduino發出聲音最簡單的方法就是利用蜂鳴器(Buzzer)。

蜂鳴器基本上分兩類：有源蜂鳴器、無源蜂鳴器。有源蜂鳴器是內建了一組固定的頻率，只要接通電源，就會發出固定的音調。無源蜂源器則不同，我們必須透過程式，告訴它頻率，我們才能得到所需的音調，但我們就可以利用它來播放簡單的旋律了！

有源蜂鳴器、無源蜂鳴器的外型很像，一般有源蜂鳴器會在上面貼一個白色貼紙，另外，有源蜂鳴器底部也會有膠封，無源蜂鳴器的底部可以直接看到電路板。

有源蜂鳴器

我們先來試試簡單的有源蜂鳴器吧。蜂鳴器上方會有+和-的符號，代表的自然就是正和負了。我們把-接到GND，+接到PIN 7，等一下我們就用PIN 7來控制聲音。

程式非常簡單，digitalWrite(7,HIGH)就能讓蜂鳴器發出聲音了，要持續多久，就用delay()來控制，然後再用digitalWrite(7,LOW)就能讓聲音停止了。

這個例子我們蜂鳴器叫1秒鐘後，停2秒，然後不斷重複；有源蜂鳴器的程式就這樣而已，非常容易。

void setup() {
  pinMode(7,OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(7,HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(7,LOW);
  delay(2000);
}

無源蜂鳴器

無源蜂鳴器因為要處理聲音的頻率、節拍，所以自然是比無源蜂鳴器還要麻煩一點，不過Arduino IDE就有一個基本的範例「toneMelody」，大家從這個範例就能了解運作的原理了。

傑森把範例加上中文註解，大家就能快速了解了。

線路的接法和前面有源蜂鳴器完全相同，也是用PIN 7來進行控制。

#include "pitches.h"  //載入音調和頻率的對照檔

// 旋律
int melody[] = {
  NOTE_C4, NOTE_G3, NOTE_G3, NOTE_A3, NOTE_G3, 0, NOTE_B3, NOTE_C4
};

// 每個音的的拍子，4：4分音符，8：8分音符
int noteDurations[] = {
  4, 8, 8, 4, 4, 4, 4, 4
};

void setup() {
  
  for (int thisNote = 0; thisNote < 8; thisNote++) {
    //計算每個音的長度，4分音符： 1000 / 4，8分音符：1000/8
    int noteDuration = 1000 / noteDurations[thisNote];
    tone(7, melody[thisNote], noteDuration);   //tone(PIN腳,音調,拍子)

    // 每個音之間要停一小段時間，範例是建議拍子的長度加30%
    int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
    delay(pauseBetweenNotes);
    
    noTone(7);  // 停止播放
  }
}

void loop() {
  // no need to repeat the melody.
}

播放旋律主要是靠這個函式：

tone(7, melody[thisNote], noteDuration);   //tone(PIN腳,音調,拍子)

而音調和頻率的對照檔範例有提供了：pitches.h。有了這個檔，你只要花點苦工，就能播放任何音樂囉。

在这堂课中，大家将要了解如何使用蜂鸣器，蜂鸣器分为无源和有源两种。

• 第一步 准备材料
• 第二步 原理了解
• 第三步 无源蜂鸣器电路连接
• 第四步 有源蜂鸣器电路连接
• 第五步 库文件下载与说明

第一步 准备材料

• arduino uno
• 有源蜂鸣器
• 无源蜂鸣器
• 若干杜邦线
• 100Ω电阻一个
• 面包板

第二步 原理了解

蜂鸣器分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两种。
有源蜂鸣器与无源蜂鸣器的区别：内部有否震荡源
注意：这里的“源”不是指电源，而是指震荡源。
有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫；
无源蜂鸣器内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K-5K的波形脉冲信号去驱动它
有源蜂鸣器往往比无源的略贵，就是因为里面多个震荡电路。
从外观上看，两种蜂鸣器好像一样. 一般有源有源蜂鸣器比无源蜂鸣器厚一点.

但是, 从外观上并不能绝对的区分出有源与无源，最可靠的做法除了查看产品的参数手册以外. 另一种方式是使用万用表测试蜂鸣器电阻，只有8Ω或者16Ω的是无源蜂鸣器，电阻在几百欧以上的是有源蜂鸣器。

第三步 无源蜂鸣器电路连接

无源蜂鸣器可以不分正负极直接一个脚鱼电阻串接到arduino的9号口。

另一个脚连接GND，如上图。

无源蜂鸣器程序：

其中程序用到了tone的频率控制库，需要单独下载放到库文件夹里。下载在最后面

[scu name=”arduino-ide-post” platform=”arduino:avr:uno”]

int pinBuzzer = 9; //管脚D9连接到蜂鸣器模块的信号脚
void setup() {
pinMode(pinBuzzer, OUTPUT); //设置pinBuzzer脚为输出状态
}
void loop() {
long frequency = 300; //频率, 单位Hz
//用tone()函数发出频率为frequency的波形
tone(pinBuzzer, frequency );
delay(1000); //等待1000毫秒
noTone(pinBuzzer);//停止发声
delay(2000); //等待2000毫秒
}

[/scu]

第四步 有源蜂鸣器电路连接

有源蜂鸣器与无源蜂鸣器有点不一样，有源蜂鸣器最好是需要一个驱动电路。典型的驱动电路如下：

上述电路中用一个PNP型三极管做为控制开关,  图中LS1是蜂鸣器
三极管集电极接GND，发射极接蜂鸣器的负端，三极管的基极极通过一只1K-2K的电阻到单片机的GPIO脚 .  蜂鸣器的正极接VCC.

该电路中三极管相当于一个开关， 运行原理如下：

1, 当GPIO输出高电平，三极基极与发射极间没有电压差，三极管发射极与集电极间不通，蜂鸣器LS1没有电流通过，蜂鸣器不响。

2，当GPIO输出低电平，三极基极与发射极间形成电压差，三极管发射极与集电极之间导通，电流通过蜂鸣器LS1，如果是有源蜂鸣器，则立即发出beep声。

(1) 三极管型号为 8550, 其引脚如下图:

如图所示

1脚=E（发射极，电路图三极管左侧那个脚）

2脚=B（基极，电路图中三极管中间那个脚）

3脚=C（集电极，电路图中右侧的那个脚）

有源蜂鸣器的正极(长脚）接5V, 负极(短脚)接三极管 E极
三极管B极接1K欧姆电阻，再接到Arduino D5脚
三极管C极接地

有源蜂鸣器程序：

int pinBuzzer = 5; //管脚D5连接到蜂鸣器元件的基极
 
void setup() {
  pinMode(pinBuzzer, OUTPUT); //设置pinBuzzer脚为输出状态
}
 
void loop() { 
   digitalWrite(pinBuzzer, HIGH);//输出HIGH电平,停止发声
   delay(3000); //等待3000毫秒
 
   digitalWrite(pinBuzzer, LOW);//输出LOW电平,发声
   delay(1000); //等待1000毫秒
}

第五步 库文件下载与说明

对于无源蜂鸣器模块，必须使用tone()函数，通过PWM管脚，输出一个波形，才能让无源蜂鸣器发声
运行效果: 蜂鸣器发出”beep beep”声音. 响一秒, 停两秒

本课程使用到的库文件：