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我在高职教STM32GPIO入门之蜂鸣器

  大家好,我是老耿,高职青椒一枚,一直从事单片机、嵌入式、物联网等课程的教学。对于高职的学生层次,同行应该都懂的,老师在课堂上教学几乎是没什么成就感的。正是如此,才有了借助头条平台寻求认同感和成就感的想法。在这里,我准备陆续把自己花了很多心思设计的教学课件分享出来,如果您正是一名单片机爱好者或是一名同行,欢迎点赞关注,各位的支持是本人持续输出的动力,多谢多谢!30天学会STM32STM32单片机单片机
  本章我们延续上一章闪烁灯的主题,通过STM32的IO口来控制开发板上的有源蜂鸣器,实现发声控制。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。
  【学习目标】理解蜂鸣器的电路原理续领悟GPIO的初始化和电平控制会利用函数手册查找、使用函数一、认识蜂鸣器1。1蜂鸣器的应用和分类
  蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流供电,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、电话机等电子产品中作发声器件。蜂鸣器按构造方式的不同,可分为电磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器;按其驱动方式的不同,可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。我们开发板上的蜂鸣器是电磁式的有源蜂鸣器,如图1所示。
  图1开发板上的有源蜂鸣器
  这里的有源或无源不是指电源的源,而是指有没有自带振荡源。有源蜂鸣器内部自带了振荡电路,一通电就会发声,声音频率固定;无源蜂鸣器则没有自带振荡电路,必须外部提供25kHz左右的方波驱动,才能发声,音调也会随驱动信号的频率变化而改变。1。2蜂鸣器的驱动电路
  上一章,我们利用STM32的IO口去直接驱动LED。本章的蜂鸣器,是否也能直接驱动呢?让我们来简单分析下:STM32F1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大概是30mA,两者十分相近,但是全盘考虑,STM32F1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。因此,在开发板的电路设计上,是将IO口信号通过三极管扩流后再驱动蜂鸣器,如图2所示,这样只需要提供不到1mA的电流就足够了。
  图2蜂鸣器与STM32连接原理图
  从上图可知,蜂鸣器的驱动信号连接在STM32的PB3引脚上,用一个NPN三极管Q7来驱动蜂鸣器,R55主要用于防止蜂鸣器的误发声。当PB3输出高电平的时候,蜂鸣器发声;当PB3输出低电平的时,蜂鸣器停止发声。由此可见,IO口使用虽然简单,但是和外部电路的匹配设计,还是十分讲究的,考虑越多,设计就越可靠,可能出现的问题也就越少。二、蜂鸣器编程实践2。1任务描述
  实验现象很简单,我们让开发板上的蜂鸣器发出嘀嘀的间隔声。这个实验的目的在于进一步熟悉IO口的使用,如果大家明白了上面蜂鸣器的发声原理,就会发现这个实验的控制方式跟上一章的闪烁灯如出一辙,也是高电平延时低电平延时的循环套路。然而,PB3这个引脚跟其他IO口相比有点特殊,我们对它初始化的时候还有一些附加操作,详见下面的代码分析2。2工程文件清单
  按照上一章对工程文件的管理,控制一类新的硬件就增加一对与之匹配的驱动文件,即图3中的beep。c和beep。h。
  图3蜂鸣器工程文件2。3工程代码剖析
  为了突出源码的功能细节和满足排版要求,这里对源码进行了必要的分割处理。连续且完整的源码请阅读本实验配套的工程。
  1。beep。h源码剖析
  和上一章控制LED类似,代码清单1里定义了两个宏:BEEPON()和BEEPOFF(),用来实现向PB3输出高电平和低电平的操作,这样既简化了书写,还能见名知意。此外,头文件里肯定少不了函数声明,这里只有一个蜂鸣器端口初始化的函数。
  代码清单1beep。h文件源码
  2。beep。c源码剖析
  如代码清单2所示,该文件只有一个BeepInit()函数,完成对蜂鸣器IO口的初始化。
  代码清单2beep。c文件源码
  大家应该看到了,上面的初始化跟上一章的LED端口初始化相比,还是有点不一样的。STM32F10x系列的MCU复位后,PA131415以及PB34默认配置为JTAG功能。但是,这里的PB3并非JTAG调试引脚,于是就有了第35行中的调用GPIOPinRemapConfig()这个引脚重映射库函数,而参数GPIORemapSWJJTAGDisable的意思是禁用JTAG调禁模式,使能SW调试模式。由于SW调试模式并不使用PB3引脚,这样我们就即保障了程序可以正常地下载和调试,又可以用PB3作为普通IO口控制蜂鸣器了。
  由此可见,PB3已经不是单纯的IO口了,还附加了调试功能。因此,我们在初始化的时候还打开了IO口复用这个外设的时钟(第33行)。
  3。main。c源码剖析
  主程序很简单,见代码清单3,请结合注释来阅读。
  代码清单3main。c文件源码2。4验证与测试
  同样,我们通过STLink下载代码,下载完成后,蜂鸣器开始嘀嘀嘀鸣响,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。作为STM32的入门第二个例子,进一步介绍了GPIO作为输出口的使用方法,同时巩固了前面知识的学习。希望大家在开发板上实际验证一下,从而加深印象。

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