CN109584854B - 一种调节蜂鸣器声音大小的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调节蜂鸣器声音大小的方法、装置、计算设备及计算机存储介质，其中，方法包括：获取蜂鸣器的工作频率特性曲线；根据所述工作频率特性曲线设置驱动电路的驱动频率；所述驱动电路根据所述驱动频率驱动与所述蜂鸣器工作。由此可见，本发明的方案，利用蜂鸣器工作频率特性曲线，根据工作频率特性曲线来对蜂鸣器的驱动电路的驱动频率进行设置，达到了只通过调节PWM模块的频率而非占空比即可实现对蜂鸣器声音大小的控制的有益效果；同时，只使用一个三极管及PWM模块，简化了电路，节约了成本，大大降低了蜂鸣器因器件损坏而功能失效的概率；再者，只有一路PWM模块输出，软件设计更简单，节约了单片机的PWM模块的接口资源。

Description

一种调节蜂鸣器声音大小的方法及装置

技术领域

本发明涉及蜂鸣器技术领域，具体涉及一种调节蜂鸣器声音大小的方法及装置。

背景技术

目前在我们生活中遇到的大部分电器产品基本都带有蜂鸣器，其中的压电式蜂鸣器具有体积小、灵敏度高、耗电省、可靠性好，造价低廉的特点和良好的频率特性。因此它广泛应用于各种电器产品的报警、发声用途。最常见的莫过于音乐贺卡、电子手表、袖珍计算器、电子门铃和电子玩具等小型电子用品以及白色家电如冰箱洗衣机等大型电器上作发声器件。

本发明的发明人在实现本发明的过程中，发现：目前，市场上很多压电蜂鸣器的声音大小是一定的，是不可调节的。如果需要调节蜂鸣器声音大小可以选用能够调节声音大小的蜂鸣器。这样就需要选择价格更贵的蜂鸣器，增加器件成本，另外控制成本也会较高。遇到一定要有声音大小调节的方案，又有成本的要求，同时又不得不选用较常见又便宜的压电蜂鸣器时，一般会通过调节电压的占空比达到控制电压大小的目的进而控制蜂鸣器声音大小。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种调节蜂鸣器声音大小的方法、装置、计算设备及计算机存储介质。

根据本发明的一个方面，提供了一种调节蜂鸣器声音大小的方法，包括以下步骤：

获取所述蜂鸣器的工作频率特性曲线；

根据所述工作频率特性曲线设置所述蜂鸣器的驱动电路的驱动频率；

所述驱动电路根据所述驱动频率驱动所述蜂鸣器工作。

根据本发明的另一方面，提供了一种蜂鸣器装置，包括：

工作频率特性曲线获取单元，用于获取蜂鸣器的工作频率特性曲线；

驱动频率设置单元，用于根据所述工作频率特性曲线设置驱动单元的驱动频率；

驱动单元，用于根据所述驱动频率驱动所述蜂鸣器工作；

蜂鸣器，用于根据所述驱动频率发出声音。

根据本发明的又一方面，提供了一种计算设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；

所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如下方法：

获取所述蜂鸣器的工作频率特性曲线；

根据所述工作频率特性曲线设置驱动电路的驱动频率。

根据本发明的再一方面，提供了一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如下方法：

获取所述蜂鸣器的工作频率特性曲线；

根据所述工作频率特性曲线设置驱动电路的驱动频率。

有益效果：

本发明利用蜂鸣器工作频率特性曲线，根据工作频率特性曲线来对蜂鸣器的驱动电路的驱动频率进行设置，使得只通过调节PWM模块的频率而非占空比即可实现对蜂鸣器声音大小的控制；

同时，只使用一个三极管及PWM模块，简化了电路，节约了成本，大大降低了蜂鸣器因器件损坏而功能失效的概率；

再者，只有一路PWM模块输出，软件设计更简单，节约了单片机的PWM模块的接口资源。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1示出了现有技术中一种调节蜂鸣器声音大小的电路图；

图2示出了根据本发明一个实施例蜂鸣器工作频率特性曲线；

图3示出了根据本发明一个实施例蜂鸣器装置的电路图；

图4示出了根据本发明一个实施例蜂鸣器电路结构图；

图5示出了根据本发明另一个实施例蜂鸣器装置的功能框图；

图6示出了根据本发明实施例的一种计算设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

压电式蜂鸣器是一种电声转换器件。将压电材料粘贴在金属片上，当压电材料和金属片两端施加上一个电压后，因为逆压电效应，蜂鸣片就会产生机械变形而发出声响。现有技术中，蜂鸣器分为无源蜂鸣器和有源蜂鸣器。有源蜂鸣器一般比无源蜂鸣器贵。有源蜂鸣器内部带有震荡源，只要通电即可发出声音。而无源蜂鸣器内部不带震荡源，采用直流信号无法令其发出声音，只能用方波去驱动。而无源蜂鸣器的优点是便宜、声音频率可控。对于相对便宜的无源蜂鸣器，在需要控制其声音大小时，一般会通过调节电压的占空比来达到控制电压大小的目的，进而实现控制蜂鸣器声音大小。

如图1的蜂鸣器电路中，调节蜂鸣器声音大小主要是通过调节Q2三极管的PWM驱动的占空比，达到控制VCC实际电压大小的目的，当脉冲的电压经过C108滤波后变成比较平滑的低于VCC的某一个电压值，蜂鸣器会在不同的电压下面发出不同大小的声音。然后Q3三极管输出固定的PWM频率，该频率一般会根据蜂鸣器规格书所述的频率来设定，达到蜂鸣器最理想状态的目的。但采用此种方式，电路结构较复杂，如图1示出了采用上述调节方式的电路原理图，整个电路使用了三个三极管，控制较复杂，设计成本较高。

基于上述原因，本发明的发明人设计了一种调节压电蜂鸣器的声音大小的方法。该方法只需简单的电路结构，即可达到调节压电蜂鸣器声音大小的方法。

图2示出了根据本发明一个实施例的调节蜂鸣器声音大小的方法的流程图。本方法是基于蜂鸣器电路实现的。具体地，该方法通过以下步骤实现：

执行步骤S101：获取蜂鸣器的工作频率特性曲线。

本发明的一个实施例中，蜂鸣器为无源压电式蜂鸣器。工作频率特性曲线是通过蜂鸣器的规格书中的频率特性曲线数据来获取的。

请参阅图3，给出了一个额定频率为3Hhz的蜂鸣器的工作频率特性曲线的示意图。其中，在图3中，蜂鸣器工作频率特性曲线的横轴为蜂鸣器的驱动频率(Khz)，纵轴为蜂鸣器的声压值(声音大小，用db表示)。当蜂鸣器的驱动频率在3Khz时，对应的声音大小为90db，为保证音色的情况下的声压最大值，也即声音最大；当蜂鸣器的驱动频率在1.6Khz或4Khz时在保证音色的情况下声音较小，只有73db。因此，当需要较大声音时，只需将蜂鸣器的驱动频率设定在3Khz即可，当需要较小声音时，就选用1.6Khz或4Khz。由于还要考虑到音色对声音的影响，如果声音虽然能控制，但音色会差很多的情况下，那就要再选择合适的频率点。例如，虽然在10Hhz时声音大于90db，在20Khz时声音小于73db，但是这两个频率点处的音色较差，因此不做为驱动频率的选择。而尽量选择蜂鸣器固定频率(如上图为3Khz)附近的频率点，这段频率内的音色会相对好一些，因此，要结合音色与音量大小，确认选用哪个频率作为驱动频率。

执行步骤S102：根据所述工作频率特性曲线设置驱动电路的驱动频率。在本步骤中，在获取蜂鸣器的工作频率特性曲线后，可通过单片机的PWM模块(PWM，Pulse-WidthModulation，脉冲宽度调制)来设置蜂鸣器的驱动频率。

执行步骤S103，驱动电路根据驱动频率驱动与所述蜂鸣器工作。

本发明的一个实施例中，驱动电路由单片机的PWM模块、三极管及驱动电阻组成，PWM模块与三极管的基极连接，三极管的集电极通过驱动电阻与电源连接，所述三极管的发射极接地，所述蜂鸣器的一端与电源连接，另一端与所述三极管的集电极连接。

根据本实施例提供的调节蜂鸣器声音大小的方法，利用蜂鸣器工作频率特性曲线，根据工作频率特性曲线来对蜂鸣器的驱动电路的驱动频率进行设置，使得只通过调节PWM模块的频率而非占空比即可实现对蜂鸣器声音大小的控制。

同时，本发明实施例中只使用一个三极管及PWM模块，简化了电路，节约了成本，大大降低了蜂鸣器因器件损坏而功能失效的概率；

再者，本发明实施例中只有一路PWM模块输出，软件设计更简单，节约了单片机的PWM模块资源。

图4示出了根据本发明一个实施例的蜂鸣器装置的功能框图。如图4所示，该装置包括：

工作频率特性曲线获取单元，用于获取蜂鸣器的工作频率特性曲线。此工作频率特性获取单元可由单片机实现，作为单片机PWM模块驱动频率设置的一个输入。

驱动频率设置单元，用于根据所述工作频率特性曲线设置驱动单元的驱动频率。本发明一个实施例中，驱动频率由单片机通过程序执行实现。

驱动单元，用于根据所述驱动频率驱动所述蜂鸣器工作；

蜂鸣器，用于根据所述驱动频率发出声音。

关于上述各个单元的具体结构和工作原理可参照方法实施例中相应步骤的描述，此处不再赘述。

图5示出了根据本发明一个实施例的蜂鸣器装置的电路结构图。如图5所示，该电路结构驱动单元由PWM模块(图中标记BUZZER PWM)、三极管Q3、驱动电阻R7及蜂鸣器BZ1组成，PWM模块与三级管Q3的基极连接，三极管Q3的集电极通过驱动电阻R7与电源VCC连接，所述三极管Q3的发射极接地，所述蜂鸣器BZ1的一端与电源连接，另一端与所述三极管Q3的集电极连接。其中，蜂鸣器BZ1为无源压电式蜂鸣器，PWM模块由单片机的PWM模块实现，三极管Q3为NPN三极管。

该电路的工作过程为：单片机根据蜂鸣器的工作频率特性曲线进行编程，得到不同声压值(声音大小值)对应的驱动频率。单片机的PWM模块输出驱动频率，三极管Q3由于PWM模块模块输出的驱动频率而导通或截止，从而使得A点的电压值变化。

蜂鸣器的声压值随着电压值的变化而变化。A点的电压值为UA，流过蜂鸣器的电流值为：I＝(VCC-UA)/R7。由于VCC、R7的值固定，因此，UA的变化由电流I决定；而电流I也是三极管Q3集电极放大输出的电流，也就是说，电压UA的值由三极管Q3集电极的输出电流决定。又由于三极管Q3集电极的电流I随着驱动频率的变化而变化，因此只要改变驱动频率，即可改变蜂鸣器的声压值，也即可以根据PWM模块驱动频率来调整声音大小。通过上述方式，最终实现了蜂鸣器的声音大小控制由目前较常见的调节占空比进而控制电压改为只通过调节频率来控制。

根据本实施例提供的蜂鸣器装置，利用蜂鸣器工作频率特性曲线，根据工作频率特性曲线来对蜂鸣器的驱动电路的驱动频率进行设置，使得只通过调节PWM模块的频率而非占空比即可实现对蜂鸣器声音大小的控制。

同时，本发明实施例中只使用一个三极管及PWM模块，简化了电路，节约了成本，大大降低了蜂鸣器因器件损坏而功能失效的概率；

再者，本发明实施例中只有一路PWM模块输出，软件设计更简单，节约了单片机的PWM模块资源。

本申请实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有至少一可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例调节蜂鸣器声音大小的方法中的下述步骤：

获取所述蜂鸣器的工作频率特性曲线；

根据所述工作频率特性曲线设置驱动电路的驱动频率。

图6示出了根据本发明实施例的一种计算设备的结构示意图，本发明具体实施例并不对计算设备的具体实现做限定。

如图6所示，该计算设备可以包括：处理器(processor)502、通信接口(Communications Interface)504、存储器(memory)506、以及通信总线508。

其中：

处理器502、通信接口504、以及存储器506通过通信总线508完成相互间的通信。

通信接口504，用于与其它设备比如客户端或其它服务器等的网元通信。

处理器502，用于执行程序510，具体可以执行上述调节蜂鸣器声音大小的方法中的下述步骤：

获取所述蜂鸣器的工作频率特性曲线；

根据所述工作频率特性曲线设置驱动电路的驱动频率。

具体地，程序510可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。

处理器502可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。计算设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。

存储器506，用于存放程序510。存储器506可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

程序510具体可以用于使得处理器502执行以下操作：

调节蜂鸣器声音大小的方法中的下述步骤：

获取所述蜂鸣器的工作频率特性曲线；

根据所述工作频率特性曲线设置驱动电路的驱动频率。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的蜂鸣器装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (7)

1.一种调节蜂鸣器声音大小的方法，其中，包括以下步骤：

获取蜂鸣器的工作频率特性曲线；所述蜂鸣器的工作频率特性曲线为所述蜂鸣器的驱动频率与所述蜂鸣器的声压值对应的特性曲线；所述蜂鸣器的工作频率特性曲线从所述蜂鸣器的规格书中获取；

根据所述工作频率特性曲线以及所述蜂鸣器的驱动频率对应的音色设置所述蜂鸣器的驱动电路的驱动频率；

所述驱动电路根据所述蜂鸣器的驱动电路的驱动频率驱动所述蜂鸣器工作；所述驱动电路由单片机的PWM模块、三极管及驱动电阻组成，所述PWM模块与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极通过驱动电阻与电源连接，所述三极管的发射极接地，所述蜂鸣器的一端与电源连接，另一端与所述三极管的集电极连接；所述蜂鸣器的驱动频率为3Khz。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蜂鸣器为无源压电式蜂鸣器。

3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其中，所述根据所述工作频率特性曲线设置所述蜂鸣器的驱动电路的驱动频率，包括：

在获取所述蜂鸣器的工作频率特性曲线后，通过单片机的脉冲宽度调制模块PWM来设置蜂鸣器的驱动频率。

4.一种蜂鸣器装置，其特征在于，包括：

工作频率特性曲线获取单元，用于获取蜂鸣器的工作频率特性曲线；所述蜂鸣器的工作频率特性曲线为所述蜂鸣器的驱动频率与所述蜂鸣器的声压值对应的特性曲线；所述蜂鸣器的工作频率特性曲线从所述蜂鸣器的规格书中获取；

驱动频率设置单元，用于根据所述工作频率特性曲线以及所述蜂鸣器的驱动频率对应的音色设置驱动单元的驱动频率；

驱动单元，用于根据所述驱动频率驱动所述蜂鸣器工作；

蜂鸣器，用于根据所述蜂鸣器的驱动电路的驱动频率发出声音；所述驱动电路由单片机的PWM模块、三极管及驱动电阻组成，所述PWM模块与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极通过驱动电阻与电源连接，所述三极管的发射极接地，所述蜂鸣器的一端与电源连接，另一端与所述三极管的集电极连接；所述蜂鸣器的驱动频率为3Khz。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述驱动单元由PWM模块、三极管及驱动电阻组成，所述PWM模块与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极通过驱动电阻与电源连接，所述三极管的发射极接地，所述蜂鸣器的一端与电源连接，另一端与所述三极管的集电极连接。

6.一种计算设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；

其特征在于，所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如权利要求1所述的方法。

7.一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，其特征在于，所述可执行指令使处理器执行如权利要求1所述的方法。