【正点原子探索者STM32F407开发板例程连载+教学】第7章蜂鸣器实验-GPIO

Admin · 发表于 2014-12-5 21:40:52

第七章蜂鸣器实验

[mw_shl_code=c,true]本实验硬件平台：正点原子探索者STM32F407开发板软件平台：MDK5.1 固件库版本：V1.4.0[/mw_shl_code]

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。通过本章的学习，你将进一步了解STM32F4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 下载验证

7.1 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。

探索者STM32F4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。

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探索者STM32F4开发板上的蜂鸣器发出：“嘀”…“ 嘀”…的间隔声，进一步熟悉STM32F4 IO口的使用。

7.2 硬件设计

本章需要用到的硬件有：

1）指示灯DS0

2）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。如图7.2.1所示：

图7.2.1 蜂鸣器与STM32F4连接原理图

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。

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. uvproj重命名为BEEP.uvproj。，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.uvprojj工程，按按钮新建一个文件，然后保存在HARDWAREàBEEP文件夹下面，保存为beep.c。在该文件中输入如下代码：

#include "beep.h"

//初始化PF8为输出口

//BEEP IO初始化

void BEEP_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);//使能GPIOF时钟

//初始化蜂鸣器对应引脚GPIOF8

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式

GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN;//下拉

GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO

GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_8); //蜂鸣器对应引脚GPIOF8拉低，

}

这段代码仅包含1个函数：void BEEP_Init(void)，该函数的作用就是使能PORTF的时钟，然后调用GPIO_Init函数，配置PF8为推挽输出。IO口的初始化跟上一讲跑马灯实验非常类似，这里我们就不做过多讲解。

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

#include "sys.h"

//LED端口定义

#define BEEP PFout(8) // 蜂鸣器控制IO

void BEEP_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PF8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：

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（头文件包含路径，见3.3.2节或者上一讲的图6.3.11）把beep.h头文件所在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：

#include "sys.h"

#include "delay.h"

#include "usart.h"

#include "led.h"

#include "beep.h"

int main(void)

{

delay_init(168); //初始化延时函数

LED_Init(); //初始化LED端口

BEEP_Init(); //初始化蜂鸣器端口

while(1)

{

GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9); // DS0拉低，亮等同LED0=0;

GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_8); //BEEP引脚拉低，等同BEEP=0;

delay_ms(300); //延时300ms

GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9); // DS0拉高，灭等同LED0=1;

GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_8); //BEEP引脚拉高，等同BEEP=1;

delay_ms(300); //延时300ms

}

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。这段代码就是通过库函数GPIO_ResetBits和GPIO_SetBits两个函数实现前面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。对于这两个函数的使用，在我们第六章跑马灯实验，我们已经做了非常详细的讲解，大家可以翻过去仔细学习。

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。接下来，大家就可以下载验证了。如果有JTAG，则可以用jtag进行在线调试（需要先下载代码），单步查看代码的运行，STM32F4的在线调试方法介绍，参见：3.4.2节。