基于FPGA verilog的蜂鳴器奏樂

蜂鳴器奏樂我們在開發(fā)板上裝有一個交流源蜂鳴器，可用做發(fā)聲練習。其電路圖和實物圖如下所示：首先，我們?yōu)槭裁催x擇交流蜂鳴器？所謂有源蜂鳴器是指在器件內部具有振蕩器，所以只要在引腳上加上固定的直流電源，就能發(fā)出一定頻率的聲音，但缺點是頻率固定唯一（在該蜂鳴器生產出來后就決定了）。交流蜂鳴器需要在引腳上加上一定頻率的方波信號才能出聲，而且聲音的音調可有驅動方波的頻率決定，所以音調是可調的，發(fā)出的聲音更加逼真、悅耳。對CPLD/FPGA來說，產生頻率可調方波并不是件難事。所以選擇無源是很合適的。電路中，主要由一個三極管，一個續(xù)流二極管和一個交流蜂鳴器組成。三極管Q1起開關作用，其基極的高電平使三極管飽和導通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極低電平則使三極管關閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。因為蜂鳴器本質上是一個感性元件，其電流不能瞬變，因此必須有一個續(xù)流二極管提供續(xù)流。否則，在蜂鳴器兩端會產生幾十伏的尖峰電壓，可能損壞電路系統(tǒng)的其它部分。交流蜂鳴器也有正負極，在器件的上方和板子上面都標注了，焊接時注意方向。有了蜂鳴器的硬件組成，下面我們講解下如何發(fā)出音譜上的音調。每個音調，其實都是一個固定頻率的振動，頻率的高低決定了音調的高低。簡譜中的音名與頻率的對應關系如表1所示：表1 簡譜中的音名與頻率的對應關系音名頻率/Hz 音名 頻率/Hz 音名 頻率/Hz低音1261.6中音1523.3高音11046.5低音2293.7中音2587.3高音21174.7低音3329.6中音3659.3高音31318.5低音4349.2中音4698.5高音41396.9低音5392中音5784高音51568低音6440中音6880高音61760低音7493.9中音7987.8高音71975.5當采用12M作為基準時鐘時，那么各個音調的分頻系數(shù)可按這個公式計算：12 000 000 音調頻率2（除以2表示半個周期），所以得出如下不同音調的分頻系數(shù)表格（十六進制表示，已進行四舍五入）表格2 不同音調對應的分頻系數(shù)(只列舉了低音部分)音名分頻系數(shù)低音15997低音24FCD低音3471B低音4431E低音53BCA低音63544低音72F74所以綜上所述，我們在程序中只要按表格里的分頻系數(shù)產生一定頻率的方波就能產生對應的音調了。module bell(ClkIn,Resetb,Bell);input ClkIn,Resetb;output Bell;reg Bell;wire ClkBell;reg 15:0 Cnt;reg 15:0 PreDiv;/每個音調需要分頻的系數(shù)reg 12:0 Delay;/每個音調持續(xù)的時間defparam Gen_ClkBell.divdWIDTH=2,Gen_ClkBell.divdFACTOR=2;/4分頻，得到12M時鐘gen_divd Gen_ClkBell(.reset(Resetb),.clkin(ClkIn),.clkout(ClkBell);always (negedge Resetb or posedge ClkBell)if(!Resetb)beginBell=1b0;Cnt=13d0;Delay=13d0;PreDiv=16h5997;/音調1endelsebeginCnt=PreDiv)beginBell=Bell;Cnt=16d0;Delay=Delay+1d1;case(Delay) /進行音調的切換13d1000:PreDiv=16h4FCD;/213d2000:PreDiv=16h471B;/313d3000:PreDiv=16h431E;/413d4000:PreDiv=16h3BCA;/513d5000:PreDiv=16h3544;/613d6000:PreDiv=16h2F74