1. 蜂鸣器是谁？
蜂鸣器是1903年由工程师H.S. Warren发明雏形 ，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。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“ZZG”、“LB”、“JD”等）表示。
这个指甲盖大小的元件，承包了你生活中80%的电子提示音！只会说"滴滴""嘟嘟"，却是国际通用电子语。
2.蜂鸣器的分类
蜂鸣器的分类可从工作原理、驱动方式、应用特性等维度进行划分，如下：
（1）按工作原理分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器；
（2）按驱动方式分为有源蜂鸣器（内含驱动线路，也叫自激式蜂鸣器）和无源蜂鸣器（外部驱动，也叫他激式蜂鸣器）；
（3）按封装的不同，可分为：DIP BUZZER（插针蜂鸣器）和SMD BUZZER（贴片式蜂鸣器）；
插针式（DIP）：传统焊接方式，适用于低频场景。
贴片式（SMD）**：适应高频PCB布局，体积更小。
（4）按电流的不同，可分为：直流蜂鸣器和交流蜂鸣器，其中，以直流最为常见压电式蜂鸣器，用的是压电材料，即当受到外力导致压电材料发生形变时压电材料会产生电荷。同样，当通电时压电材料会发生形变。
（5）按功能与结构分为单音蜂鸣器、多音蜂鸣器、共振蜂鸣器、可编程蜂鸣器
单音蜂鸣器：输出固定频率声音，适用于简单提示场景；
多音蜂鸣器：支持频率编程，可合成多种音效，用于工业控制系统;
共振蜂鸣器：利用共振腔放大特定频率声音，如超声波测距传感器；
可编程蜂鸣器：通过MCU控制输出节奏和音调，灵活性高。
（6）按特殊用途分超声波蜂鸣器、薄膜蜂鸣器
超声波蜂鸣器：频率超过20kHz，用于非接触检测；
薄膜蜂鸣器：超薄设计，集成于可穿戴设备。
压电式蜂鸣器
组成：由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。
核心原理：利用压电陶瓷的逆压电效应（施加电场时形变振动）发声，由多谐振荡器、压电陶瓷片、共鸣箱组成。
特点：
◦ 功耗低（3-24V直流驱动），体积小，适合高频（1.5-2.5kHz）场景；
◦ 耐高温，常用于电子手表、贺卡、报警器等小型设备。
电磁式蜂鸣器
组成：由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成，接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
核心原理：通过电磁线圈与永磁铁相互作用，带动振动膜片发声。
特点：
◦ 声压大（85-120分贝），适合低频（100-500Hz）嘈杂环境；
◦ 需驱动电流较大，常见于计算机、打印机工业报警器、汽车电子等。
有源蜂鸣器和无源蜂鸣器
注意：这里的“源”不是指电源，而是指震荡源。
也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫；而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫，必须用2K-5K的方波去驱动它；
有源蜂鸣器往往比无源的贵，就是因为里面多个震荡电路。
有源蜂鸣器
•特点：内置振荡电路，通电即发声（固定频率），驱动简单但灵活性低。
•识别：外壳多为黑色，电阻值较高（几百Ω）。
•应用：单一警报声场景，如家电提示音。
无源蜂鸣器
• 特点：需外部提供脉冲信号（1.5-5kHz），频率可调，可模拟音乐。
• 识别：外壳电路板为绿色，电阻值低（8Ω或16Ω）。
• 应用：需复杂音效的场景，如电子玩具、音乐播放器。
3. 发声原理大揭秘
电磁式蜂鸣器（常见于无源蜂鸣器）
结构：由线圈、磁铁、振动膜片组成。
原理：
电流通过线圈产生磁场，与内部磁铁相互作用。
磁场力驱动振动膜片周期性振动，推动空气发声。
改变电流频率可调整振动频率，从而改变音调。
压电式蜂鸣器（常见于有源蜂鸣器）
结构：由压电陶瓷片和金属振动片组成。
原理：
压电陶瓷在电压作用下发生形变（压电效应）。
形变带动金属片振动，产生声波。
固定频率的振荡电路控制振动频率。
4. 如何让蜂鸣器唱歌？
由于有源蜂鸣器频率固定，声音单一，所以如果想用蜂鸣器唱歌的话，需要使用无源蜂鸣器。
驱动电路
主控引脚可直接连接蜂鸣器进行控制发声，若蜂鸣器声音小，可使用三极管（如8050）或MOSFET放大信号。
音乐原理
音高与频率
每个音符对应一个频率（如中央C音频率为262Hz）。
常见音阶频率表（C调）：
音符C4D4E4F4G4A4B4C5频率262294330349392440494523 节拍与时值
音乐节奏由音符的持续时间决定（如全音符、二分音符、四分音符等）。
示例：若四分音符=500ms，则二分音符=1000ms，八分音符=250ms。
代码实现（以Arduino为例）
1. 定义音符频率和节拍
// 定义C调音符频率（单位：Hz）
#define NOTE_C4 262
#define NOTE_D4 294
#define NOTE_E4 330
#define NOTE_F4 349
#define NOTE_G4 392
#define NOTE_A4 440
#define NOTE_B4 494
#define NOTE_C5 523
// 示例乐谱《小星星》的音符和节拍
int melody[] = {
NOTE_C4, NOTE_C4, NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_A4, NOTE_G4,
NOTE_F4, NOTE_F4, NOTE_E4, NOTE_E4, NOTE_D4, NOTE_D4, NOTE_C4
};
int noteDurations[] = {
4, 4, 4, 4, 4, 4, 2, // 四分音符=4，二分音符=2
4, 4, 4, 4, 4, 4, 2
};
2. 播放音乐的主程序
void setup() {
pinMode(9, OUTPUT); // 蜂鸣器接D9
}
void loop() {
for (int i = 0; i < sizeof(melody)/sizeof(int); i++) {
// 计算音符持续时间（假设四分音符=500ms）
int duration = 1000 / noteDurations[i];
// 播放当前音符
tone(9, melody[i], duration);
// 音符间隔（增加10%的停顿，避免粘连）
delay(duration * 1.1);
// 停止发声
noTone(9);
}
delay(2000); // 循环间隔
}
代码实现（STM32为例）
1. 配置定时器（以TIM3为例）：
选择TIM3，设置模式为PWM Generation CH1。
预分频器（Prescaler）：根据主频计算（如72MHz主频，目标频率262Hz）：
Prescaler = 72 - 1; // 分频后时钟=1MHz
Counter Period (ARR) = (1MHz / 目标频率) - 1 初始占空比设为50%（Pulse = ARR / 2）。
开启定时器：
在main.c中调用HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1)。
2. 定义音符频率表
// C调音阶频率表（单位：Hz）
const uint16_t Note_Freq[] = {
262, 294, 330, 349, 392, 440, 494, 523 // C4~C5
};
// 示例乐谱《小星星》（音符索引和节拍）
const uint8_t Melody[] = {0, 0, 4, 4, 5, 5, 4, 3, 3, 2, 2, 1, 1, 0};
const uint8_t Note_Duration[] = {4,4,4,4,4,4,2, 4,4,4,4,4,4,2}; // 四分音符=4
3. PWM频率动态调整函数
void Set_PWM_Freq(uint32_t freq) {
if (freq == 0) {
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, 0); // 关闭输出
return;
}
uint32_t arr = (1000000 / freq) - 1; // 预分频后时钟=1MHz
__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim3, arr);
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, arr / 2); // 占空比50%
}
4. 主程序播放逻辑
int main(void) {
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_TIM3_Init();
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1);
while (1) {
for (int i = 0; i < sizeof(Melody); i++) {
uint16_t freq = Note_Freq[Melody[i]];
uint16_t duration = 500 / Note_Duration[i]; // 四分音符=500ms
Set_PWM_Freq(freq); // 设置频率
HAL_Delay(duration); // 持续发音
Set_PWM_Freq(0); // 停止发音
HAL_Delay(50); // 音符间隔
}
HAL_Delay(2000); // 循环间隔
}
}
注意：如果想要好的音效，建议使用扬声器！
5. 选型建议
口诀：电磁式低频声大，压电式高频声小，有源则声单一，无源则声多变
"要便宜选电磁，求省电找压电；高频场景压电强，低频应用电磁香"
• 低频高音量：优先选电磁式蜂鸣器（如工业报警）；
• 高频轻量化：选压电式蜂鸣器（如电子门铃）；
• 复杂音效控制：无源蜂鸣器配合PWM信号驱动；
• 快速部署：有源蜂鸣器直接接直流电源。
