第七章战舰STM32开发板GPIO蜂鸣器实验

147第七章蜂鸣器实验上一章，我们介绍了STM32的IO口作为输出的使用，这一章，我们将通过另外一个例子讲述STM32的IO口作为输出的使用。在本章中，我们将利用一个IO口来控制板载的有源蜂鸣器，实现蜂鸣器控制。通过本章的学习，你将进一步了解STM32的IO口作为输出口使用的方法。本章分为如下几个小节：7.1蜂鸣器简介7.2硬件设计7.3软件设计7.4仿真与下载1487.1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。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。战舰STM32开发板板载的蜂鸣器是电磁式的有源蜂鸣器，如图7.1.1所示：图7.1.1有源蜂鸣器这里的有源不是指电源的“源”，而是指有没有自带震荡电路，有源蜂鸣器自带了震荡电路，一通电就会发声；无源蜂鸣器则没有自带震荡电路，必须外部提供2~5Khz左右的方波驱动，才能发声。前面我们已经对STM32的IO做了简单介绍，上一章，我们就是利用STM32的IO口直接驱动LED的，本章的蜂鸣器，我们能否直接用STM32的IO口驱动呢？让我们来分析下：STM32的单个IO最大可以提供25mA电流（来自数据手册），而蜂鸣器的驱动电流是30mA左右，两者十分相近，但是全盘考虑，STM32整个芯片的电流，最大也就150mA，如果用IO口直接驱动蜂鸣器，其他地方用电就得省着点了…所以，我们不用STM32的IO直接驱动蜂鸣器，而是通过三极管扩流后再驱动蜂鸣器，这样STM32的IO只需要提供不到1mA的电流就足够了。IO口使用虽然简单，但是和外部电路的匹配设计，还是要十分讲究的，考虑越多，设计就越可靠，可能出现的问题也就越少。本章将要实现的是控制ALIENTEK战舰STM32开发板上的蜂鸣器发出：“嘀”…“嘀”…的间隔声，进一步熟悉STM32IO口的使用。7.2硬件设计本章需要用到的硬件有：1）指示灯DS02）蜂鸣器DS0在上一章已有介绍，而蜂鸣器在硬件上也是直接连接好了的，不需要经过任何设置，直接编写代码就可以了。蜂鸣器的驱动信号连接在STM32的PB8上。如图7.2.1所示：149图7.2.1蜂鸣器与STM32连接原理图图中我们用到一个NPN三极管（S8050）来驱动蜂鸣器，R60主要用于防止蜂鸣器的误发声。当PB.8输出高电平的时候，蜂鸣器将发声，当PB.8输出低电平的时候，蜂鸣器停止发声。7.3软件设计大家可以直接打开本实验工程。也可以按下面的步骤在实验1的基础上新建蜂鸣器实验工程。复制上一章的LED实验工程，然后打开USER目录，把目录下面工程LED.Uv2重命名为BEEP.Uv2。，然后在HARDWARE文件夹下新建一个BEEP文件夹，用来存放与蜂鸣器相关的代码。如图7.3.1所示：图7.3.1在HARDWARE下新增BEEP文件夹然后我们打开USER文件夹下的BEEP.Uv2工程，按按钮新建一个文件，然后保存在HARDWAREBEEP文件夹下面，保存为beep.c。在该文件中输入如下代码：#includebeep.h150//初始化PB8为输出口.并使能这个口的时钟//LEDIO初始化voidBEEP_Init(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//使能GPIOB端口时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;//BEEP--PB.8端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//速度为50MHzGPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);//根据参数初始化GPIOB.8GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8);//输出0，关闭蜂鸣器输出}这段代码仅包含1个函数：voidBEEP_Init(void)，该函数的作用就是使能PORTB的时钟，同时配置PB8为推挽输出。这里的初始化内容跟实验6跑马灯实验几乎是一样的，这里就不做深入的讲解。保存beep.c代码，然后我们按同样的方法，新建一个beep.h文件，也保存在BEEP文件夹下面。在beep.h中输入如下代码：#ifndef__BEEP_H#define__BEEP_H#includesys.h//蜂鸣器端口定义#defineBEEPPBout(8)//BEEP,蜂鸣器接口voidBEEP_Init(void);//初始化#endif和上一章一样，我们这里还是通过位带操作来实现某个IO口的输出控制，BEEP就直接代表了PB8的输出状态。我们只需要令BEEP=1，就可以让蜂鸣器发声。将beep.h也保存。接着，我们把beep.c加入到HARDWARE这个组里面，这一次我们通过双击的方式来增加新的.c文件，双击HARDWARE，找到beep.c，加入到HARDWARE里面，如图7.3.2所示：151图7.3.2将beep.c加入HARDWARE组下可以看到HARDWARE文件夹里面多了一个beep.c的文件，然后还是用老办法把beep.h头文件所在的的路径加入到工程里面。回到主界面，在main.c里面编写如下代码：#includesys.h#includedelay.h#includeled.h#includebeep.h//ALIENTEK战舰STM32开发板实验2//蜂鸣器实验intmain(void){delay_init();//延时函数初始化LED_Init();//初始化与LED连接的硬件接口BEEP_Init();//初始化蜂鸣器端口while(1){LED0=0;BEEP=0;delay_ms(300);LED0=1;BEEP=1;delay_ms(300);}152}注意要将BEEP文件夹加入头文件包含路径，不能少，否则编译的时候会报错。这段代码就实现前面7.1节所阐述的功能，同时加入了DS0（LED0）的闪烁来提示程序运行（后面的代码，我们基本都会加入这个），整个代码比较简单。然后按，编译工程，得到结果如图7.3.3所示：图7.3.3编译结果可以看到没有错误，也没有警告。从编译信息可以看出，我们的代码占用FLASH大小为：4864字节（4528+336），所用的SRAM大小为：1888个字节（52+1836）。这里我们解释一下，编译结果里面的几个数据的意义：Code：表示程序所占用FLASH的大小（FLASH）。RO-data：即ReadOnly-data，表示程序定义的常量，如const类型（FLASH）。RW-data：即ReadWrite-data，表示已被初始化的全局变量（SRAM）ZI-data：即ZeroInit-data，表示未被初始化的全局变量(SRAM)有了这个就可以知道你当前使用的flash和sram大小了，所以，一定要注意的是程序的大小不是.hex文件的大小，而是编译后的Code和RO-data之和。接下来，我们还是先进行软件仿真，验证一下是否有错误的地方，然后才下载到战舰STM32开发板看看实际运行的结果。7.4仿真与下载我们可以先用软件仿真，看看结果对不对，根据软件仿真的结果，然后再下载到战舰STM32开发板上面看运行是否正确。首先，我们进行软件仿真。先按开始仿真，接着按，显示逻辑分析窗口，点击Setup，新建2个信号：PORTB.5和PORTB.8，如图7.4.1所示：153图7.4.1新建仿真信号接着，点击，开始运行。运行一段时间之后，按按钮，暂停仿真回到逻辑分析窗口，可以看到如图7.4.2所示的波形：图7.4.2仿真波形从图中我们可以看出，PB.5和PB.8同时输出高和低电平，和我们预计的效果是一样的，周期是0.6s，符合预期设计。接下来可以把代码下载到战舰STM32开发板上看看运行结果是否正确。下载完代码，可以看到DS0亮的时候蜂鸣器不叫，而DS0灭的时候，蜂鸣器叫（因为他们的有效信号相反）。间隔为0.3秒左右，符合预期设计。至此，我们的本章的学习就结束了。本章，作为STM32的入门第二个例子，进一步介绍了STM32的IO作为输出口的使用方法，同时巩固了前面的学习。希望大家在开发板上实际验证一下，从而加深印象。