基于FPGA的蜂鳴器模擬簡譜樂曲

蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。

蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。

電壓式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后(1.5~15V 直流工作電壓)，多諧振蕩器起振,輸出 1.5~2.5kHZ 的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。

電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。

蜂鳴器按驅(qū)動(dòng)方式分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器兩種類型。

有源蜂鳴器是直流電壓驅(qū)動(dòng)的，不需要利用交流信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，只需對(duì)驅(qū)動(dòng)口輸出驅(qū)動(dòng)電平并通過三極管放大驅(qū)動(dòng)電流就能使蜂鳴器發(fā)出聲音。也就是說只要一通電就叫。如下圖中 a) 無源蜂鳴器內(nèi)部不帶震蕩源，所以直流信號(hào)無法令其鳴叫，必須用 2L~5K 的方波去驅(qū)動(dòng)。

驅(qū)動(dòng)方式有兩種：

一種是 PWM 輸出口直接驅(qū)動(dòng)，另一種是利用 I/O 定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形對(duì)蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。如下圖中 b)

原理圖中的BUZZER就是蜂鳴器，之前在初識(shí)單片機(jī)里面提到過，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器可以用三極管，也可以用ULN2003，ULN2003可以看作是放大驅(qū)動(dòng)電流的反相器。輸入端口1、2、3、4、5、6、7 分別對(duì)應(yīng)輸出端口16、15、14、13、12、11、10。在蜂鳴器的接口端(9端)給低電平就響。

利用這特性，結(jié)合蜂鳴器能發(fā)出不同頻率的聲音，用它來做一個(gè)《祝你生日快樂》的音樂發(fā)生器。并用LED燈做指示。

這是設(shè)計(jì)大概框圖：

下面是簡譜音調(diào)值

下面是音調(diào)對(duì)應(yīng)的頻率設(shè)置值

下面是根據(jù)頻率設(shè)置值來設(shè)置輸出信號(hào)

接著是分頻模塊：

下面是綜合后功能圖：

再看看里面的各個(gè)模塊的連接方式：