模組介紹 : faya數位式蜂鳴器模組

學習目標 : 認識faya數位式蜂鳴器模組的功能及使用方式
學習時間 : 30min
示範模組 : (1) faya brickNano
                   (2) 按鍵模組
                   (3) faya數位式蜂鳴器模組
工具 : (1) 樂高積木底板 (相容)


====================功能介紹====================
faya 數位式蜂鳴器模組擁有一個數位輸入埠Vin，只要輸入數位訊號，就能發出固定音頻，這一類的蜂鳴器主要目的在分擔控制器的工作量，他的輸出音頻固定，通常出現在簡單的應用上，和faya蜂鳴器模組使用時機不同。

• 當輸入HIGH至Vin埠時，蜂鳴器產生音頻
• 當輸入LOW至Vin埠時，蜂鳴器靜音

註1 : 蜂鳴器廠商大多在表面貼一張貼紙，降低輸出音量，使用者可視情況撕下

====================原理知識====================
以下解釋提供給需要知道背後原理的人:

蜂鳴器的種類有壓電式和電磁式兩種，依驅動方式有可分為自激和他激式，以下兩個連結有非常詳細的說明與比較:

壓電式和電磁式蜂鳴器的比較
自激與他激式蜂鳴器的差別

faya數位式蜂鳴器模組所採用的是自激-壓電式蜂鳴器，內建了震盪電路用來激發蜂鳴器，因此體積會比他激式大一些，優點就是控制容易，也可分擔控制器的工作。但由於內建震盪電路的輸出頻率是固定的，因此蜂鳴器產生的音頻也是固定的。

fayalab還有另一款[蜂鳴器模組]，採用的是他激-電磁式的蜂鳴器，能夠利用Arduino產生不同的音頻，大家可以參考連結。

模組的電路圖如下，自激式的蜂鳴器內建一555震盪IC，電阻電容用來決定輸出頻率的高低，由於電阻電容值已經固定了，因此輸出頻率也是固定的。

===================範例實作(1)===================
了解模組功能(原理)後，我們用以下範例來展示模組的功能:

目標:
(1) 利用faya數位式蜂鳴器模組模擬按鍵音

接線:
(1) 電源線連接
     如下圖所示，連接的說明請看這篇文章 或簡易版

(2) 訊號線連接
Arduino_D6   ===> 按鍵模組_PB0
Arduino_D7   ===> 按鍵模組_PB1
Arduino_D8   ===> 按鍵模組_PB2
Arduino_D9   ===> 按鍵模組_PB3
Arduino_D10 ===> 按鍵模組_PB4

Arduino_D13  ===> 數位式蜂鳴器模組_Vin

範例程式:

	// 2018/3/12
	// Faya-Nugget 範例程式 (PEBuzzer_1.ino)
	// 單元: 模組介紹-faya數位式蜂鳴器模組
	// 網址: https://fayalab.blogspot.com/2018/03/PEBuzzer.html
	// 目標 (1) 利用數位式蜂鳴器模組模擬按鍵音
	// 接線: Arduino ==> faya模組
	// 6 ==> PB0 (按鍵模組)
	// 7 ==> PB1 (按鍵模組)
	// 8 ==> PB2 (按鍵模組)
	// 9 ==> PB3 (按鍵模組)
	// 10 ==> PB4 (按鍵模組)
	// 13 ==> BZ (數位式蜂鳴器模組)
	// 腳位設定
	int TACT_PB0 = 6;
	int TACT_PB1 = 7;
	int TACT_PB2 = 8;
	int TACT_PB3 = 9;
	int TACT_PB4 = 10;
	int Buzzer_Pin_BZ = 13;
	void setup()
	{
	Serial.begin(9600);
	pinMode(TACT_PB0, INPUT);
	pinMode(TACT_PB1, INPUT);
	pinMode(TACT_PB2, INPUT);
	pinMode(TACT_PB3, INPUT);
	pinMode(TACT_PB4, INPUT);
	pinMode(Buzzer_Pin_BZ,OUTPUT);
	digitalWrite(Buzzer_Pin_BZ, LOW); //讓蜂鳴器靜音
	}
	void loop() {
	if(digitalRead(TACT_PB0) == HIGH)
	{
	buzzerOut(); // 產生按鍵音
	Serial.println("PB0 Pressed");
	while(digitalRead(TACT_PB0)); //等待放開按鍵
	delay(75); // 除彈跳
	}
	if(digitalRead(TACT_PB1) == HIGH)
	{
	buzzerOut(); // 產生按鍵音
	Serial.println("PB1 Pressed");
	while(digitalRead(TACT_PB1)); //等待放開按鍵
	delay(75); // 除彈跳
	}
	if(digitalRead(TACT_PB2) == HIGH)
	{
	buzzerOut(); // 產生按鍵音
	Serial.println("PB2 Pressed");
	while(digitalRead(TACT_PB2));
	delay(75); // 除彈跳
	}
	if(digitalRead(TACT_PB3) == HIGH)
	{
	buzzerOut(); // 產生按鍵音
	Serial.println("PB3 Pressed");
	while(digitalRead(TACT_PB3));
	delay(75); // 除彈跳
	}
	if(digitalRead(TACT_PB4) == HIGH)
	{
	buzzerOut(); // 產生按鍵音
	Serial.println("PB4 Pressed");
	while(digitalRead(TACT_PB4));
	delay(75); // 除彈跳
	}
	}
	void buzzerOut() //按鍵音副程式
	{
	digitalWrite(Buzzer_Pin_BZ, HIGH);
	delay(50);
	digitalWrite(Buzzer_Pin_BZ, LOW);
	}

view raw PEBuzzer_1.ino hosted with ❤ by GitHub

備註:
- L77~L82: 短促的按鍵音副程式，提供按下五個按鍵時呼叫
- L32: 在setup時，輸入Low給蜂鳴器，使其靜音
- L38: 一按下按鍵後，第一件事情先撥放按鍵音，讓使用者知道已經按下按鈕，這邊可以忽略機械彈跳造成的影響，因為接下來MCU會執行指定的指令，沒有時間處理機械彈掉造成的影響。
- L40: 由於每個人按下按鍵的時間不一定，有的人按鍵時間長，有的人按鍵時間短，加此行可以讓程式持續停在這一行，直到手指離開按鍵為止。
- L41: 由於機械式的按鍵結構，放開按鍵時會產生彈跳現象，因此加一個延遲時兼直到彈跳結束 。

範例結果:

討論:
- 我們在這個範例利用數位式蜂鳴器的特色模擬了按鍵音，大家可以把
(1) 第40行刪除，然後長按PB0，觀察會發生什麼事?
(2) 回復第40行，刪除第41行，長按PB0，然後放開的時候會發什麼事 ? (需要多試幾次才能觀察到現象)
 
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