2020年度电子技术部第三次培训总结

一、独立按键部分

1. 独立按键概述

轻触开关是一种常见的电子开关，通过轻按即可实现电路的接通或断开。这种开关广泛应用于电子设备中，用于执行简单的控制功能。例如，下面展示了一种常用的轻触开关：

2. 独立按键的工作原理

（1）基本工作原理

在未按下开关时，按键的两个引脚之间是断开的；当按键被按下时，这两个引脚会接触，形成闭合电路。参考图示如下：

（2）按键抖动现象

按键在被按下或释放的瞬间，由于机械结构的原因，可能会出现短暂的不稳定状态，即“抖动”。这种抖动会导致电路误判，影响正常操作。如下图所示：

（3）抖动消除方法

为了确保按键的稳定性和可靠性，通常采用硬件消抖和软件消抖两种方法。硬件消抖通过添加电容等元件来平滑信号，而软件消抖则通过延时和逻辑判断来过滤掉抖动信号。例如，硬件消抖电路如下图所示：

3. 独立按键电路设计

在实际应用中，单片机的IO口通常具有内置的上拉电阻。因此，在设计按键电路时，需要将按键的一端连接到IO口，另一端接地，以实现高低电平的切换。如下图所示：

4. 按键控制LED灯

通过编程，可以实现按键控制LED灯的亮灭。以下是一个简单的示例代码，其中包含了软件消抖的逻辑：

注：keypros为软件消抖函数。

二、蜂鸣器部分

1. 蜂鸣器概述

（1）有源蜂鸣器与无源蜂鸣器的区别

从外观上看，有源蜂鸣器底部可以看到绿色的电路板，而无源蜂鸣器的底部是密封的，看不到内部电路板。此外，无源蜂鸣器的顶部通常标有正负极标识。具体如图所示：

（2）工作原理

有源蜂鸣器内部包含振荡器、电磁线圈、磁铁和振动膜片等组件。当电源接通后，振荡器产生的音频信号通过电磁线圈产生磁场，使振动膜片在磁场的作用下振动发声。
无源蜂鸣器则主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器和共鸣箱等组成。当接通电源后，多谐振荡器产生音频信号，通过阻抗匹配器驱动压电蜂鸣片振动发声。

（3）无源蜂鸣器的应用

在单片机应用中，蜂鸣器常用于提示或报警功能，如按键按下、系统启动、任务完成或故障检测等。无源蜂鸣器通过直流电压驱动，无需交流信号，只需通过单片机引脚输出特定的波形即可控制其发声。通过调整波形的频率和占空比，可以改变蜂鸣器的音调和音量。

2. 蜂鸣器原理图分析

以下是蜂鸣器的典型原理图：

（1）三极管的作用

在蜂鸣器电路中，三极管主要用于放大信号。由于单片机的IO口驱动能力有限，无法直接驱动蜂鸣器，因此需要通过三极管放大电路来增强驱动信号。

（2）放大电路的作用

放大电路的主要作用是将单片机输出的微弱信号放大到足够的强度，以驱动蜂鸣器正常工作。这使得即使单片机的IO口输出较弱的信号，也能有效驱动蜂鸣器发声。

3. 驱动无源蜂鸣器的方法

不同的无源蜂鸣器可能有不同的工作频率范围。在不确定具体频率的情况下，可以通过尝试不同的频率来找到合适的驱动信号。以下是一个示例代码，展示了如何通过延时函数生成特定频率的方波来驱动蜂鸣器：

知识补充1：延时函数

在使用8MHz晶振的情况下，延时函数中的参数1通常对应1微秒的延时。可以通过Keil等开发工具自带的仿真功能来精确计算延时时间。

知识补充2：如何改变无源蜂鸣器的音量

要改变蜂鸣器的音量，可以通过调整高电平和低电平的占空比来实现。例如，通过以下代码可以改变蜂鸣器的音量：

delay(10);
beep = 1;
delay(10);
beep = 0;
delay(5);

这段代码通过不同的延时时长，改变了高低电平的占空比，从而调整了蜂鸣器的音量。

知识补充3：如何驱动有源蜂鸣器

有源蜂鸣器的驱动相对简单，只需通过单片机引脚输出高低电平即可控制其发声。