蜂鳴器的工作原理

電路原理圖使用SH69P43為控制芯片，使用4MHz晶振作為主振蕩器。

PORTC.3/T0作為I/O口通過(guò)三極管Q2來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器LS1，而PORTC.2/PWM0則作為PWM輸出口通過(guò)三極管Q1來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器LS2。另外在PORTA.3和PORTA.2分別接了兩個(gè)按鍵，一個(gè)是PWM按鍵，是用來(lái)控制PWM輸出口驅(qū)動(dòng)蜂鳴器使用的；另一個(gè)是PORT按鍵，是用來(lái)控制I/O口驅(qū)動(dòng)蜂鳴器使用的。連接按鍵的I/O口開(kāi)內(nèi)部上拉電阻。

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(shuō)蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形周期是500μs，由于是1/2duty的信號(hào)，所以一個(gè)周期內(nèi)的高電平和低電平的時(shí)間寬度都為250μs。軟件設(shè)計(jì)上，將根據(jù)兩種驅(qū)動(dòng)方式來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

a）蜂鳴器工作原理：PWM輸出口直接驅(qū)動(dòng)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(shí)就對(duì)PWM的輸出波形進(jìn)行設(shè)置。

首先根據(jù)SH69P43的PWM輸出的周期寬度是10位數(shù)據(jù)來(lái)選擇PWM時(shí)鐘。系統(tǒng)使用4MHz的晶振作為主振蕩器，一個(gè)tosc的時(shí)間就是0.25μs，若是將PWM的時(shí)鐘設(shè)置為tosc的話，則蜂鳴器要求的波形周期500μs的計(jì)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(shí)鐘為tosc是不能實(shí)現(xiàn)蜂鳴器所要的驅(qū)動(dòng)波形的。

這里將PWM的時(shí)鐘設(shè)置為4tosc，這樣一個(gè)PWM的時(shí)鐘周期就是1μs了，由此可以算出500μs對(duì)應(yīng)的計(jì)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(gè)寄存器中填入1、F和4，就完成了對(duì)輸出周期的設(shè)置。再來(lái)設(shè)置占空比寄存器，在PWM輸出中占空比的實(shí)現(xiàn)是

通過(guò)設(shè)定一個(gè)周期內(nèi)電平的寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)輸出模式選擇為普通模式時(shí)，占空比寄存器是用來(lái)設(shè)置高電平的寬度。250μs的寬度計(jì)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(duì)占空比的設(shè)置了，設(shè)置占空比為1/2duty。

以后只需要打開(kāi)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）蜂鳴器工作原理：I/O口定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平驅(qū)動(dòng)蜂鳴器方式

使用I/O口定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平驅(qū)動(dòng)蜂鳴器方式的設(shè)置比較簡(jiǎn)單，只需要對(duì)波形分析一下。由于驅(qū)動(dòng)的信號(hào)剛好為周期500μs，占空比為1/2duty的方波，只需要每250μs進(jìn)行一次電平翻轉(zhuǎn)，就可以得到驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的方波信號(hào)。在程序上，可以使用TIMER0來(lái)定時(shí)，將TIMER0的預(yù)分頻設(shè)置為/1，選擇TIMER0的始終為系統(tǒng)時(shí)鐘（主振蕩器時(shí)鐘/4），在TIMER0的載入/計(jì)數(shù)寄存器的高4位和低4位分別寫(xiě)入00H和06H，就能將TIMER0的中斷設(shè)置為250μs。當(dāng)需要I/O口驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器鳴叫時(shí)，只需要在進(jìn)入TIMER0中斷的時(shí)候?qū)υ揑/O口的電平進(jìn)行翻轉(zhuǎn)一次，直到蜂鳴器不需要鳴叫的時(shí)候，將I/O口的電平設(shè)置為低電平即可。不鳴叫時(shí)將I/O口的輸出電平設(shè)置為低電平是為了防止漏電。

蜂鳴器報(bào)警器電路圖（一）

這是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路采用555定時(shí)器的蜂鳴器。該電路可激發(fā)水銀開(kāi)關(guān)被觸發(fā)時(shí)，在任何所需的時(shí)間間隔的燈光，喇叭，或其他信號(hào)裝置。由于水銀開(kāi)關(guān)電流處理能力沒(méi)有那么高，SCR是用來(lái)處理由555定時(shí)器電路的電流。選擇在最低的SCR額定電流為500mA，安全駕駛的555IC和繼電器。繼電器是不需要通過(guò)報(bào)警吸取的電流小于200mA時(shí)，在這種情況下，報(bào)警器可直接安裝更換繼電器線圈。

下面是電路原理圖：

蜂鳴器報(bào)警器電路圖（二）

（1）下圖為典型電磁爐的報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路及蜂鳴器。該電路是通過(guò)運(yùn)算放大器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，主要由IC3SF324中的兩個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成。蜂鳴驅(qū)動(dòng)信號(hào)（脈沖）經(jīng)Q15、Q16放大后加到第一個(gè)運(yùn)算放大器IC3C的⑨腳放大后由⑧腳輸出該信號(hào)經(jīng)二極管D27、晶體管Q17去驅(qū)動(dòng)第二個(gè)運(yùn)算放大器IC3D的13腳。IC3D的輸出端14腳接蜂鳴器。當(dāng)控制信號(hào)加到電路的輸入端后，經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大后，IC3D的14腳輸出脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。

（2）下圖該報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路是通過(guò)MCU微處理器的BUZ端進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的，MCU微處理器通過(guò)BUZ端輸出脈沖信號(hào)，經(jīng)晶體管Q5放大后，去驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，使之發(fā)出聲響，其中二極管VD50是用于吸收反向脈沖保護(hù)Q5晶體管。

在有些電磁爐中，為了延遲蜂鳴器的蜂鳴時(shí)間，而采用振蕩／延遲電路，該電路可延長(zhǎng)蜂鳴器的蜂鳴時(shí)間，如圖15-6所示，為振蕩／延遲電路的實(shí)物外形及簡(jiǎn)易連接示意圖。該振蕩／延遲電路受微處理器的觸發(fā)，當(dāng)微處理器觸發(fā)信號(hào)送到HA17555的②腳后，該電蜂鳴器路就會(huì)由③腳輸出一定時(shí)間的驅(qū)動(dòng)脈沖，從而使蜂鳴器發(fā)出聲響。

下圖為振蕩／延遲電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及各引腳的功能。

蜂鳴器報(bào)警器電路圖（三）

電路見(jiàn)附圖。該電路由電容器Cl降壓、12V穩(wěn)壓管1N4742穩(wěn)壓、二極管Dl整流、電容器C2濾波后供電。剛來(lái)電時(shí)，由于電容器C3兩端電壓不能突變，近似為0，使得三極管Vl截止，電阻R4紿三極管V2提供足夠大的基極電流，接成射極跟隨器的V2飽和，使蜂鳴器HA發(fā)聲，告知線路來(lái)電。隨著C3通過(guò)R3不斷充電，三極管Vl逐漸進(jìn)入飽和狀態(tài)，并使三極管V2截止，HA停止發(fā)聲。

停電時(shí)，電容器C3通過(guò)二極管D4和電阻R2迅速放電，由于放電時(shí)間常數(shù)很小，所以很短時(shí)間就使三極管Vl重新截止，這時(shí)電容器C4向三極管V2及相關(guān)電路供電，使V2重新導(dǎo)通飽和，HA發(fā)聲報(bào)訊，告知線路停電。

當(dāng)C4兩端電壓放電至較小數(shù)值時(shí)，蜂鳴器HA停止報(bào)訊。

調(diào)整電阻R3或電容器C3的參數(shù)值，可改變來(lái)電時(shí)HA的鳴響時(shí)間；增減電容器C4的容量，可改變停電時(shí)HA的鳴響時(shí)間。

二極管D2可保證停電時(shí)C4僅向三極管V2電路供電，二極管D3可以適當(dāng)延長(zhǎng)來(lái)電時(shí)HA的報(bào)訊時(shí)間。

蜂鳴器報(bào)警器電路圖（四）

這個(gè)簡(jiǎn)單的電路能在交流電源斷電（或電壓低于50V）時(shí)發(fā)出報(bào)警聲。

交流市電經(jīng)二極管D1半波整流，與電阻R1、R2、R3和R4串聯(lián)組成分壓器．在R3上分得較小電壓去控制晶體管T1與MOS場(chǎng)效應(yīng)管T2的工作狀態(tài)。一旦交流斷電或電壓太低．蜂嗚器Bz1就發(fā)出報(bào)警聲。

由于二極管D1起半波整流作用，因而送入晶體管T1的是脈沖直流信號(hào)．在交流電源電壓正常情況下．R3上的電壓能保持T1導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管他就處于截止?fàn)顟B(tài)。一旦交流電網(wǎng)電壓低于50v，則R3上的電壓降到低于T1導(dǎo)通所需的門(mén)檻值，T1截止，而T2的柵極電壓升高。足以使T2導(dǎo)通．蜂鳴器就發(fā)出強(qiáng)烈的報(bào)警聲。

為了在交流電網(wǎng)正常情況下報(bào)警器基本不消耗電能，分壓器中的電阻均為高阻值．流過(guò)這些電阻的電流低于10μA。T2選MOS場(chǎng)效管。可使R5選擇10MΩ的阻值（因MOS管柵極電流很小），這樣在T1導(dǎo)通、T2截止時(shí)。經(jīng)過(guò)電路的電流僅有約1μA，普通電池可用幾年，蜂鳴器采用CEP-2260A．9V電源耗電5mA。

該報(bào)警器的測(cè)試很簡(jiǎn)單．安裝完后插入交流電源，蜂鳴器應(yīng)不發(fā)聲．再?gòu)慕涣麟娫床遄习纬觯鋯杵鲬?yīng)發(fā)出強(qiáng)音．表示電路工作正常。但要注意：若電路一直插入交流市電．決不可去觸摸電池！

蜂鳴器報(bào)警器電路圖（五）

紅外感應(yīng)報(bào)警電路設(shè)計(jì)思路來(lái)源于自動(dòng)開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)的生活場(chǎng)景，人走進(jìn)銀行，門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，離開(kāi)后門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。或者說(shuō)來(lái)源于肯德基等高檔餐廳的水龍頭，當(dāng)手放在水龍頭下，水自動(dòng)流出，離開(kāi)后水自動(dòng)關(guān)閉。該電路應(yīng)用的生活場(chǎng)景非常多，是電路設(shè)計(jì)人員必須掌握的一種電路，紅外二極管感應(yīng)報(bào)警電路焊接專用原理圖如下：

紅外二極管感應(yīng)報(bào)警電路主要由紅外感應(yīng)電路、電壓取樣比較電路、聲光報(bào)警電路等構(gòu)成。紅外感應(yīng)電路由紅外發(fā)射管VD1、紅外接收管VD2、瓷片電容C1、C2構(gòu)成。電壓取樣比較電路由電位器RP1、通用運(yùn)算放大器LM358構(gòu)成，聲光報(bào)警電路由9012三極管VT1、VT2、有源蜂鳴器HA1、發(fā)光二極管LED1構(gòu)成。

特別要說(shuō)明的是本電路焊接成功后，必須調(diào)試后才能達(dá)到相應(yīng)的效果，只有弄懂了紅外感應(yīng)電路的工作原理后才能調(diào)試相關(guān)的參數(shù)，具體調(diào)試方法如下。通上5V電源，紅外發(fā)射管VD1導(dǎo)通，發(fā)出紅外光（眼睛是看不見(jiàn)的），如果此時(shí)沒(méi)有用手擋住光，則紅外接收管VD2沒(méi)有接受到紅外光，紅外接收管VD2仍然處于反向截止?fàn)顟B(tài)。

紅外接收管VD2負(fù)極的電壓仍然為高電平，并送到LM358的3腳。LM358的2腳的電壓取決于電位器RP1，只要調(diào)節(jié)電位器RP1到合適的位置（用萬(wàn)用表測(cè)量LM358的2腳的電壓大概為2.5V左右），就能保證LM358的3腳的電壓大于LM358的2腳的電壓，根據(jù)比較器的工作原理，當(dāng)V+》V-的時(shí)候，LM358的1腳就會(huì)輸出高電平，并通過(guò)限流電阻R3送到PNP型三極管VT1、VT2的基極，致使三極管VT1、VT2截止，蜂鳴器HA1不發(fā)聲，發(fā)光二極管LED熄滅。

當(dāng)用手靠近紅外發(fā)射管VD1時(shí)，將紅外光檔住并反射到紅外接收管VD2上，紅外接收管VD2接受到紅外光，立刻導(dǎo)通，使得紅外接收管VD2負(fù)極的電壓急速下降，該電壓送到LM358的3腳上。此時(shí)，LM358的3腳電壓下降到低于2腳的電壓，根據(jù)比較器的工作原理，V+通過(guò)以上調(diào)試，就可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)手移動(dòng)到紅外發(fā)射管VD1和紅外接收管VD2的上面時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。

當(dāng)手離開(kāi)紅外發(fā)射管VD1和紅外接收管VD2的上面時(shí)，蜂鳴器停止發(fā)聲，發(fā)光二極管熄滅，產(chǎn)生了感應(yīng)手的效果。