第2章蜂鸣器实验

第二章蜂鸣器实验

1. 导入

上一章，我们介绍了 STM32F4 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 STM32F4 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。

2. 蜂鸣器简介

探索者 STM32F4 开发板板载的蜂鸣器是电磁式的有源蜂鸣器：

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 STM32F4 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： STM32F4 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， STM32F4 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 STM32F4 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 STM32F4 的 IO 只需要提供不到 1mA 的电流就足够了。

3. 硬件设计

本章需要使用到的硬件有：

指示灯DS0
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 STM32F4 的 PF8 上。

屏幕截图 2024 09 05 165006

图中我们用到一个 NPN 三极管（S8050）来驱动蜂鸣器， R61 主要用于防止蜂鸣器的误发声。当 PF.8 输出高电平的时候，蜂鸣器将发声，当 PF.8 输出低电平的时候，蜂鸣器停止发声。

4. 软件设计

4.1 编程大纲

LED初始化
驱动蜂鸣器

4.2 代码分析

4.2.1 蜂鸣器宏定义

#ifndef __BEEP_H
#define __BEEP_H

#include "sys.h"

#define BEEP_GPIO GPIOF
#define BEEP_PIN GPIO_PIN_8
// 蜂鸣器高电平有效
#define BEEP_ON() HAL_GPIO_WritePin(BEEP_GPIO, BEEP_PIN, GPIO_PIN_SET)
#define BEEP_OFF() HAL_GPIO_WritePin(BEEP_GPIO, BEEP_PIN, GPIO_PIN_RESET)

void BEEP_Init(void);

#endif

还是简单的宏定义，不过要注意的是，我们这里的蜂鸣器是高电平有效。

4.2.2 蜂鸣器初始化函数

#include "beep.h"

void BEEP_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOF时钟
    GPIO_InitStructure.Pin = BEEP_PIN; // PF8
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出
    GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉
    GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 高速
    HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIO
    BEEP_OFF(); // 默认熄灭蜂鸣器
}

这段代码初始化了 GPIOF 的第 8 引脚，以控制连接到该引脚的蜂鸣器。这里的配置包括：

使能 GPIOF 时钟：__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE() 用于启用 GPIOF 的时钟，使能后 GPIOF 引脚可以进行操作。
配置 GPIO 引脚：

GPIO_Initure.Pin = GPIO_PIN_8;：设置要配置的引脚为 PF8。
GPIO_Initure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;：将引脚配置为推挽输出模式，以便能驱动蜂鸣器。
GPIO_Initure.Pull = GPIO_PULLUP;：配置上拉电阻，保持引脚在空闲时为高电平。
GPIO_Initure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;：设置引脚为高速，以提高响应速度。

4.2.3 主函数

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"

int main(void)
{
    HAL_Init();
    LED_Init();
    BEEP_Init();

    HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO, LED1_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 测试DS1
    while(1)
    {
        BEEP_ON();
        delay_ms(5000);
        BEEP_OFF();
        delay_ms(5000);
    }
}

目前我们的主函数还是没啥可说的，非常简单。

5. 小结

前面的章节倒是很容易，本章我们主要学习的还是控制GPIO输出，无他-就一个函数而-HAL_GPIO_WritePin()，我们可以详细地说明一下：

HAL_GPIO_WritePin() 是 STM32 HAL 库中用于操作 GPIO（通用输入输出）引脚的一个函数。它用于设置指定 GPIO 引脚的电平状态（高或低）。这个函数的详细说明如下：

5.1 函数原型

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState);

5.2 参数说明

GPIOx:

类型：GPIO_TypeDef*
说明：指定要操作的 GPIO 端口。常见的端口包括 GPIOA, GPIOB, GPIOC, GPIOD, GPIOE, GPIOF, 等。

GPIO_Pin:

类型：uint16_t
说明：指定要操作的 GPIO 引脚。可以是一个引脚的掩码，如 GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_2, 等。这些宏定义通常在 STM32 HAL 库的头文件中定义。

PinState:

类型：GPIO_PinState
说明：设置 GPIO 引脚的状态。可以是以下两种状态之一：
- GPIO_PIN_RESET：表示将引脚设置为低电平（0）。
- GPIO_PIN_SET：表示将引脚设置为高电平（1）。

5.3 功能

HAL_GPIO_WritePin() 函数通过直接操作 GPIO 控制寄存器来设置引脚的电平状态。它会根据传入的 PinState 参数将指定的引脚设置为高电平或低电平。

示例

假设你要将 GPIOA 端口的第 5 号引脚设置为高电平，代码如下：

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);

如果要将 GPIOB 端口的第 12 号引脚设置为低电平，代码如下：

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);

5.4 应用场景

点亮/熄灭 LED：通常使用 HAL_GPIO_WritePin() 来控制 LED 的开关状态。
控制继电器：通过设置 GPIO 引脚来控制继电器的开关。
驱动其他外设：可以用于控制其他外设的开关状态，例如马达、蜂鸣器等。

通过这个函数，你可以灵活地操作 STM32 微控制器的 GPIO 引脚，以满足各种应用需求。

早在上一章我们就已经学习过啦，这里简单复习有效

2024.9.27 第一次修订，后期不再维护

2024.12.18 修补正文内容，优化代码

posted @ 2024-09-27 15:16 hazy1k 阅读(68) 评论(0) 编辑收藏举报

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