CN112365869A - 单io控制的蜂鸣器电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单IO控制的蜂鸣器电路及其控制方法，其中，单IO控制的蜂鸣器电路包括单IO口驱动模块、蜂鸣器电源模块和蜂鸣器发声模块，所述单IO口驱动模块电连接蜂鸣器电源模块和蜂鸣器发声模块，所述单IO口驱动模块通过单IO口信号持续为高电平使蜂鸣器电源模块预充电，通过单IO口信号持续为脉冲宽度调制使蜂鸣器发声模块发声，通过单IO口信号持续为低电平使蜂鸣器发声模块关闭。本发明采用单IO控制方式实现无源压电式蜂鸣器的谐振发声，摒弃双IO控制，降低设计过程中的单片机IO口资源成本，同时，通过设置IO口的电平信号实现可靠工作及避免干扰蜂鸣发声，实现低成本、准确度高、高效率等优点，提升压电式蜂鸣器电路的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于蜂鸣器技术领域，具体涉及一种单IO控制的蜂鸣器电路及其控制方法。
背景技术
在吸油烟机、蒸烤箱等多种厨房电器内均安装有蜂鸣器，市场上关于蜂鸣器电路一般采取“双IO+三极管”控制的压电式蜂鸣器电路。
但是，“双IO+三极管”控制的压电式蜂鸣器电路有以下缺点：硬件成本高、单片机IO资源浪费等。以往很多研发人员或企业由于墨守成规、技术提升限制而忽略了对该部分应用的创新改善，直接导致产品可靠性低、开发过程成本高、品牌质量下降等客观现象发生。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种单IO控制的蜂鸣器电路，采用单IO控制方式实现无源压电式蜂鸣器的谐振发声，摒弃双IO控制，降低设计过程中的单片机IO口资源成本，同时，通过设置IO口的电平信号实现可靠工作及避免干扰蜂鸣发声，实现低成本、准确度高、高效率等优点，提升压电式蜂鸣器电路的可靠性。
本发明的另一目的是提供一种单IO控制的蜂鸣器电路的控制方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种单IO控制的蜂鸣器电路，包括单IO口驱动模块、蜂鸣器电源模块和蜂鸣器发声模块，所述单IO口驱动模块电连接蜂鸣器电源模块和蜂鸣器发声模块，所述单IO口驱动模块通过单IO口信号持续为高电平使蜂鸣器电源模块预充电，通过单IO口信号持续为脉冲宽度调制使蜂鸣器发声模块发声，通过单IO口信号持续为低电平使蜂鸣器发声模块关闭，所述单IO口驱动模块采用分段式控制单IO口信号。
优选地，所述单IO口驱动模块包括第六十电阻R60、第五十电容C50、第二十二极管D20、第十六电阻R16、第二三极管Q2以及单IO口信号，所述单IO口信号电连接第六十电阻R60的一端和第二十二极管D20的一端，所述第六十电阻R60的另一端和第二十二极管D20的另一端均电连接第五十电容C50的一端和第十六电阻R16的一端，所述第五十电容C50的另一端接地，所述第十六电阻R16的另一端电连接第二三极管Q2的基极，所述第二三极管Q2的发射极接地。
优选地，所述蜂鸣器电源模块包括第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第四三极管Q4、第二十五电阻R25以及电解电容EC7，所述第二十六电阻R26的一端电连接第二三极管Q2的集电极，所述第二十六电阻R26的另一端电连接第二十七电阻R27的一端和第四三极管Q4的基极，所述第二十七电阻R27的另一端电连接第四三极管Q4的发射极和电源VCC，所述第四三极管Q4的集电极依次串联第二十五电阻R25和电解电容EC7的一端，所述电解电容EC7的另一端接地。
优选地，所述蜂鸣器发声模块包括第十七电阻R17、蜂鸣器BUZ、第二十四电阻R24、第三三极管Q3和第四十七电阻R47，所述第十七电阻R17和蜂鸣器BUZ的一端均电连接第四三极管Q4的集电极，所述第十七电阻R17和蜂鸣器BUZ的另一端均串联第二十四电阻R24后电连接第三三极管Q3的集电极，所述第三三极管Q3的基极串联第四十七电阻R47后电连接单IO口信号，所述单IO口信号的发射极接地。
优选地，所述第五十电容C50经过其三倍充电时间常数t＝3*(R60*C50)的时间后充满电。
优选地，所述第五十电容C50充满电后的电压为高电平。
优选地，所述电解电容EC7经过其三倍充电时间常数t＝3*(R25*EC7)的时间后充满电。
优选地，所述电解电容EC7充满电后的电压为电源VCC。
优选地，所述蜂鸣器BUZ为压电式蜂鸣器。
本发明的另一个技术方案是这样实现的：
一种基于所述的单IO控制的蜂鸣器电路的控制方法，包括如下步骤：
S1、当单IO口信号持续为高电平时，单IO口驱动模块通过高电平使蜂鸣器电源模块预充电；
S2、当单IO口信号持续为脉冲宽度调制时，单IO口驱动模块通过脉冲宽度调制使蜂鸣器发声模块发声；
S3、当单IO口信号持续为低电平时，单IO口驱动模块通过低电平使蜂鸣器发声模块关闭。
与现有技术相比，本发明的单IO控制的蜂鸣器电路，采用单IO控制方式实现无源压电式蜂鸣器的谐振发声，摒弃双IO控制，降低设计过程中的单片机IO口资源成本，同时，通过设置IO口的电平信号实现可靠工作及避免干扰蜂鸣发声，实现低成本、准确度高、高效率等优点，提升压电式蜂鸣器电路的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种单IO控制的蜂鸣器电路的电路图；
图2是本发明实施例2提供的一种单IO控制的蜂鸣器电路的控制方法流程图。
附图标记说明
1-单IO口驱动模块，2-蜂鸣器电源模块，3-蜂鸣器发声模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例1提供一种单IO控制的蜂鸣器电路，如图1所示，包括单IO口驱动模块1、蜂鸣器电源模块2和蜂鸣器发声模块3，所述单IO口驱动模块1电连接蜂鸣器电源模块2和蜂鸣器发声模块3，所述单IO口驱动模块1通过单IO口信号持续为高电平使蜂鸣器电源模块2预充电，通过单IO口信号持续为脉冲宽度调制使蜂鸣器发声模块3发声，通过单IO口信号持续为低电平使蜂鸣器发声模块3关闭，所述单IO口驱动模块1采用分段式控制单IO口信号。
这样，单IO口驱动模块1通过单IO口信号持续为高电平使蜂鸣器电源模块2预充电，通过单IO口信号持续为脉冲宽度调制使蜂鸣器发声模块3发声，通过单IO口信号持续为低电平使蜂鸣器发声模块3关闭，述单IO口驱动模块1根据对蜂鸣器的实际需求采用分段式控制单IO口信号，从而通过单IO口的电平信号实现可靠工作及避免干扰蜂鸣发声，实现低成本、准确度高、高效率等优点，提升压电式蜂鸣器电路的可靠性。
通过单IO口信号持续高电平实现压电式蜂鸣器谐振电源电容EC7预充电过程：
所述单IO口驱动模块1包括第六十电阻R60、第五十电容C50、第二十二极管D20、第十六电阻R16、第二三极管Q2以及单IO口信号，所述单IO口信号电连接第六十电阻R60的一端和第二十二极管D20的一端，所述第六十电阻R60的另一端和第二十二极管D20的另一端均电连接第五十电容C50的一端和第十六电阻R16的一端，所述第五十电容C50的另一端接地，所述第十六电阻R16的另一端电连接第二三极管Q2的基极，所述第二三极管Q2的发射极接地。
这样，当单IO口信号为高电平时，单IO口信号经过第六十电阻R60后向第五十电容C50充电，且当第五十电容C50经过其三倍充电时间常数“t＝3*(R60*C50)”的时间后充满电，第五十电容C50充满电后的电压为高电平；第二三极管Q2饱和导通，三极管Vce_Q2＝0V，从而实现第四三极管Q4饱和导通。
所述蜂鸣器电源模块2包括第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第四三极管Q4、第二十五电阻R25以及电解电容EC7，所述第二十六电阻R26的一端电连接第二三极管Q2的集电极，所述第二十六电阻R26的另一端电连接第二十七电阻R27的一端和第四三极管Q4的基极，所述第二十七电阻R27的另一端电连接第四三极管Q4的发射极和电源VCC，所述第四三极管Q4的集电极依次串联第二十五电阻R25和电解电容EC7的一端，所述电解电容EC7的另一端接地。
这样，当单IO口信号为高电平时，电源VCC经过第四三极管Q4和第二十五电阻R25为电解电容EC7充电，且当电解电容EC7经过其三倍充电时间常数t＝3*(R25*EC7)的时间后充满电，电解电容EC7充满电后的电压为电源VCC，由此建立对蜂鸣器电路的谐振电压电源。
所述蜂鸣器发声模块3包括第十七电阻R17、蜂鸣器BUZ、第二十四电阻R24、第三三极管Q3和第四十七电阻R47，所述第十七电阻R17和蜂鸣器BUZ的一端均电连接第四三极管Q4的集电极，所述第十七电阻R17和蜂鸣器BUZ的另一端均串联第二十四电阻R24后电连接第三三极管Q3的集电极，所述第三三极管Q3的基极串联第四十七电阻R47后电连接单IO口信号，所述单IO口信号的发射极接地。
这样，当单IO口信号为高电平时，单IO口信号经第四十七电阻R47开通第三三极管Q3，从而开通蜂鸣器BUZ电路，所述蜂鸣器BUZ为压电式蜂鸣器，但由于此时为直流电源VCC(12V)经过蜂鸣器并不符合压电式蜂鸣器的谐振信号发声原理，故蜂鸣器不发声。
通过单IO口信号持续脉冲宽度调制(PWM)实现压电式蜂鸣器谐振发声：
当单IO口信号“BUZZER”为PWM时，由于在PWM周期内为低电平时，第二十二极管D20提供第五十电容C50的快速放电回路，导致此时第二三极管Q2的基极电压由于第五十电容C50放电完毕而被钳位到0V以下而截止；在PWM周期内为高电平时，由于时间少于“t＝3*(R60*C50)”而导致第二三极管Q2基极电压少于Vbe＝0.7V而截至。
与此同时，第三三极管Q3在PWM周期内为频繁开关状态，从而使电解电容EC7经过压电式蜂鸣BUZ的电压信号为谐振式电信号而膜片震动发声。
通过单IO口信号持续低电平实现压电式蜂鸣器关闭：
当单IO口信号“BUZZER”为低电平时，第二三极管Q2和第三三极管Q3均为截至状态，故无谐振电信号经过压电式蜂鸣器BUZ，从而可靠关闭声音输出，同时避免由于电源VCC(12V)的干扰而发声。
本发明的单IO控制的蜂鸣器电路，采用单IO控制方式实现无源压电式蜂鸣器的谐振发声，摒弃双IO控制，降低设计过程中的单片机IO口资源成本，同时，通过设置IO口的电平信号实现可靠工作及避免干扰蜂鸣发声，实现低成本、准确度高、高效率等优点，提升压电式蜂鸣器电路的可靠性。另外，本发明实现家电类蜂鸣提示音功能输出，通过单IO口的电平信号模式增强工作可靠性避免干扰，提高开发人员的开发效率，缩短开发周期，提高产品可靠性奠定极大的基础。
实施例2
如图2所示，本发明实施例2提供一种基于所述的单IO控制的蜂鸣器电路的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、当单IO口信号持续为高电平时，单IO口驱动模块通过高电平使蜂鸣器电源模块预充电；
S2、当单IO口信号持续为脉冲宽度调制时，单IO口驱动模块通过脉冲宽度调制使蜂鸣器发声模块发声；
S3、当单IO口信号持续为低电平时，单IO口驱动模块通过低电平使蜂鸣器发声模块关闭。
本发明的单IO控制的蜂鸣器电路的控制方法，通过单IO口信号持续为高电平时，单IO口驱动模块通过高电平使蜂鸣器电源模块预充电；通过单IO口信号持续为脉冲宽度调制时，单IO口驱动模块通过脉冲宽度调制使蜂鸣器发声模块发声；通过单IO口信号持续为低电平时，单IO口驱动模块通过低电平使蜂鸣器发声模块关闭。采用单IO控制方式实现无源压电式蜂鸣器的谐振发声，摒弃双IO控制，同时，通过设置IO口的电平信号实现可靠工作及避免干扰蜂鸣发声，实现低成本、准确度高、高效率等优点，提升压电式蜂鸣器电路的可靠性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种单IO控制的蜂鸣器电路，其特征在于，包括单IO口驱动模块(1)、蜂鸣器电源模块(2)和蜂鸣器发声模块(3)，所述单IO口驱动模块(1)电连接蜂鸣器电源模块(2)和蜂鸣器发声模块(3)，所述单IO口驱动模块(1)通过单IO口信号持续为高电平使蜂鸣器电源模块(2)预充电，通过单IO口信号持续为脉冲宽度调制使蜂鸣器发声模块(3)发声，通过单IO口信号持续为低电平使蜂鸣器发声模块(3)关闭，所述单IO口驱动模块(1)采用分段式控制单IO口信号。
2.根据权利要求1所述的单IO控制的蜂鸣器电路，其特征在于，所述单IO口驱动模块(1)包括第六十电阻R60、第五十电容C50、第二十二极管D20、第十六电阻R16、第二三极管Q2以及单IO口信号，所述单IO口信号电连接第六十电阻R60的一端和第二十二极管D20的一端，所述第六十电阻R60的另一端和第二十二极管D20的另一端均电连接第五十电容C50的一端和第十六电阻R16的一端，所述第五十电容C50的另一端接地，所述第十六电阻R16的另一端电连接第二三极管Q2的基极，所述第二三极管Q2的发射极接地。
3.根据权利要求2所述的单IO控制的蜂鸣器电路，其特征在于，所述蜂鸣器电源模块(2)包括第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第四三极管Q4、第二十五电阻R25以及电解电容EC7，所述第二十六电阻R26的一端电连接第二三极管Q2的集电极，所述第二十六电阻R26的另一端电连接第二十七电阻R27的一端和第四三极管Q4的基极，所述第二十七电阻R27的另一端电连接第四三极管Q4的发射极和电源VCC，所述第四三极管Q4的集电极依次串联第二十五电阻R25和电解电容EC7的一端，所述电解电容EC7的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的单IO控制的蜂鸣器电路，其特征在于，所述蜂鸣器发声模块(3)包括第十七电阻R17、蜂鸣器BUZ、第二十四电阻R24、第三三极管Q3和第四十七电阻R47，所述第十七电阻R17和蜂鸣器BUZ的一端均电连接第四三极管Q4的集电极，所述第十七电阻R17和蜂鸣器BUZ的另一端均串联第二十四电阻R24后电连接第三三极管Q3的集电极，所述第三三极管Q3的基极串联第四十七电阻R47后电连接单IO口信号，所述单IO口信号的发射极接地。
5.根据权利要求2-4任一项所述的单IO控制的蜂鸣器电路，其特征在于，所述第五十电容C50经过其三倍充电时间常数t＝3*(R60*C50)的时间后充满电。
6.根据权利要求5所述的单IO控制的蜂鸣器电路，其特征在于，所述第五十电容C50充满电后的电压为高电平。
7.根据权利要求6所述的单IO控制的蜂鸣器电路，其特征在于，所述电解电容EC7经过其三倍充电时间常数t＝3*(R25*EC7)的时间后充满电。
8.根据权利要求7所述的单IO控制的蜂鸣器电路，其特征在于，所述电解电容EC7充满电后的电压为电源VCC。
9.根据权利要求8所述的单IO控制的蜂鸣器电路，其特征在于，所述蜂鸣器BUZ为压电式蜂鸣器。
10.一种基于权利要求1-9任一项所述的单IO控制的蜂鸣器电路的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、当单IO口信号持续为高电平时，单IO口驱动模块通过高电平使蜂鸣器电源模块预充电；
S2、当单IO口信号持续为脉冲宽度调制时，单IO口驱动模块通过脉冲宽度调制使蜂鸣器发声模块发声；
S3、当单IO口信号持续为低电平时，单IO口驱动模块通过低电平使蜂鸣器发声模块关闭。
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