前言

蜂鸣器（Buzzer）是现代常用的一种电子发声器，主要用于产生声音信号。它是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，被广泛用于计算机、报警器、电子玩具、定时器等一些列电子产品中。

一、蜂鸣器简介

蜂鸣器按照其驱动方式不同主要分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，两者的主要区别为蜂鸣器内部是否还有振荡源。一般有源蜂鸣器内部自带振荡源，通电就会发声，而无源蜂鸣器内部不含振荡源，需要外接振荡信号才能发声。

相较于有源蜂鸣器，无源蜂鸣器的成本较低，而我们FPGA开发板上的蜂鸣器一般都是无源蜂鸣器，需要我们对其进行编程配置，我们利用不同的频率变化，控制蜂鸣器发出不同音调的声音。

二、音频音符简介

我们是通过不同的频率去控制蜂鸣器的音调变化的，所以我们想要使蜂鸣器播放音乐，首先我们要直到不同音符所对应的频率，下面是低、中、高音下不同音符的频率对应表：

根据上图可以计算出不同音符振动的周期，我所采用的Cyclong IV开发板上的晶振时钟为50MHZ，每一个周期就是20ns。那么每个音调的分频系数为：50 000 000 / 音调频率（可四舍五入）。

三、任务要求

本次设计的要求就是利用FPGA开发板上的无源蜂鸣器，通过不同振动频率播放歌曲两只老虎。

四、程序设计

1、设计思路

① 首先我们需要计算出每个不同的音符对应的分频系数，由此产生不同的音调，我们需要设计一个分频计数器，来计数当前发出音调的分频系数。

② 然后我们需要一个节拍计数器，我们定义为半拍300ms，一拍500ms。

③ 利用组合逻辑case语句进行设计，将需要的节拍和要发出的音调写入case语句中。

2、程序代码

/*========================================*filename    : beep_music.vdescription : 无源蜂鸣器播放音乐实验time        : 2022-11-010 author      : 卡夫卡与海
*========================================*/module beep_music(input          clk     ,//系统时钟 50MHZinput          rst_n   ,//系统复位output  reg    beep     //蜂鸣器控制信号
);
//参数定义
//每个音符震动一次所占用的时钟周期
//低音
parameter   MIN_DO = 18'd190800,//(50_000_000/262)MIN_RE = 18'd170050,//(50_000_000/294)MIN_MI = 18'd151500,//(50_000_000/330)MIN_FA = 18'd143250,//(50_000_000/349)MIN_SO = 18'd127550,//(50_000_000/392)MIN_LA = 18'd113600,//(50_000_000/440)MIN_XI = 18'd101200;//(50_000_000/494)
//中音
parameter   MID_DO = 17'd95600,//(50_000_000/523)MID_RE = 17'd85150,//(50_000_000/587)MID_MI = 17'd75850,//(50_000_000/659)MID_FA = 17'd71600,//(50_000_000/698)MID_SO = 17'd63750,//(50_000_000/784)MID_LA = 17'd56800,//(50_000_000/880)MID_XI = 17'd50600;//(50_000_000/988)
//高音
parameter   MAX_DO = 16'd47755,//(50_000_000/1047)MAX_RE = 16'd42553,//(50_000_000/1175)MAX_MI = 16'd37907,//(50_000_000/1319)MAX_FA = 16'd35790,//(50_000_000/1397)MAX_SO = 16'd31887,//(50_000_000/1568)MAX_LA = 16'd28409,//(50_000_000/1760)MAX_XI = 16'd25419;//(50_000_000/1967)parameter   TIME_300ms = 24'd14_999_999,//300ms,半拍TIME_500ms = 25'd24_999_999;//500ms,一拍parameter   NOTE_NUM = 6'd33;//音符个数  34个//信号定义
reg    [24:0]    cnt_delay   ;//300ms或500ms计数器
reg    [5:0]     cnt_note    ;//音符计数器
reg    [18:0]    cnt_freq    ;//音符播放计数器
reg    [18:0]    freq_data   ;//音符数据寄存器wire   [17:0]    duty_data   ;//占空比
wire             end_note    ;//单个音符播放结束标志
wire             end_flag    ;//所有音符结束标志reg    [24:0]    cnt_delay_r ;reg              flag        ;//蜂鸣器输出标志//300ms计数器  cnt_delay
always @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)begincnt_delay <= 25'd0;endelse if(cnt_delay == cnt_delay_r)begincnt_delay <= 25'd0;endelse begincnt_delay <= cnt_delay + 1'b1;end
end//音符计数器  cnt_note
always @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)begincnt_note <= 6'd0;endelse if(end_flag)begincnt_note <= 6'd0;endelse if(cnt_delay == cnt_delay_r)begincnt_note <= cnt_note + 1'b1;endelse begincnt_note <= cnt_note;end
end//所有音符结束标志 end_flag
assign end_flag = cnt_note == NOTE_NUM && cnt_delay == cnt_delay_r;//单个音符振动周期 cnt_freq
always @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)begincnt_freq <= 19'd1;endelse if(end_note)begincnt_freq <= 19'd1;endelse begincnt_freq <= cnt_freq + 1'b1;end
end//单个音符结束标志 end_note
assign end_note = (cnt_freq == freq_data);//音符数据选择 freq_data
always @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)beginfreq_data <= MAX_DO;endelse begincase(cnt_note)6'd0:beginfreq_data <= MID_DO;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd1:beginfreq_data <= MID_RE;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd2:beginfreq_data <= MID_MI;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd3:beginfreq_data <= MID_DO;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd4:beginfreq_data <= MID_DO;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd5:beginfreq_data <= MID_RE;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd6:beginfreq_data <= MID_MI;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd7:beginfreq_data <= MID_DO;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd8:beginfreq_data <= MID_MI;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd9:beginfreq_data <= MID_FA;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd10:beginfreq_data <= MID_SO;cnt_delay_r <= TIME_500ms;end6'd11:beginfreq_data <= MID_MI;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd12:beginfreq_data <= MID_FA;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd13:beginfreq_data <= MID_SO;cnt_delay_r <= TIME_500ms;end6'd14:beginfreq_data <= MID_SO;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd15:beginfreq_data <= MID_LA;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd16:beginfreq_data <= MID_SO;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd17:beginfreq_data <= MID_FA;cnt_delay_r <= TIME_500ms;end6'd18:beginfreq_data <= MID_MI;cnt_delay_r <= TIME_500ms;end6'd19:beginfreq_data <= MID_DO;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd20:beginfreq_data <= MID_SO;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd21:beginfreq_data <= MID_LA;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd22:beginfreq_data <= MID_SO;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd23:beginfreq_data <= MID_FA;cnt_delay_r <= TIME_500ms;end6'd24:beginfreq_data <= MID_MI;cnt_delay_r <= TIME_500ms;end6'd25:beginfreq_data <= MID_DO;cnt_delay_r <= TIME_300ms;end6'd26:beginfreq_data <= MID_RE;cnt_delay_r <= TIME_500ms;end6'd27:beginfreq_data <= MID_SO;cnt_delay_r <= TIME_500ms;end6'd28:beginfreq_data <= MID_DO;cnt_delay_r <= TIME_500ms;end6'd29:beginfreq_data <= 1'b0;cnt_delay_r <= TIME_500ms;end6'd30:beginfreq_data <= MID_RE;cnt_delay_r <= TIME_500ms;end6'd31:beginfreq_data <= MID_SO;cnt_delay_r <= TIME_500ms;end6'd32:beginfreq_data <= MID_DO;cnt_delay_r <= TIME_500ms;end6'd33:beginfreq_data <= 1'b0;cnt_delay_r <= TIME_500ms;enddefault:beginfreq_data <= MID_DO;cnt_delay_r <= TIME_300ms;endendcaseend
end//占空比 duty_data
assign duty_data = freq_data >> 3;//移位越多，占空比越高// flag
always @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)beginflag <= 1'b0;endelse beginflag <= (cnt_freq >= duty_data) ? 1'b1 : 1'b0;end
end//输出 beep
always @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)beginbeep <= 1'b0;endelse if(flag)beginbeep <= 1'b1;endelse beginbeep <= 1'b0;end
endendmodule

总结

这个原理还是挺简单的，如果感兴趣的话还可以尝试这去写更复杂的音乐，但是这个蜂鸣器的声音真正不是很友好，如果能加一个音频转换器效果应该会好很多。

【FPGA】五、蜂鸣器播放音乐相关推荐

FPGA实现蜂鸣器播放音乐实验，以儿歌《两只老虎》为例
** FPGA实现蜂鸣器播放音乐 ** 实现功能: 开发板上电后,通过蜂鸣器播放<两只老虎>. 设计思路原理:想要让蜂鸣器播放音乐,就需要知道每个音符的频率,再通过换算将频率转换为周期, ...
FPGA之蜂鸣器播放音乐《花海》
文章目录前言一.蜂鸣器 1.蜂鸣器简介: 2.有源蜂鸣器: 3.无源蜂鸣器: 二.简谱常识 1.音符时值: 2.简谱名: 3.简谱名频率: 三.程序设计 1.调用ROM IP核储存每个简谱名所播放 ...
FPGA蜂鸣器播放音乐
最近做EDA课设,看到自己的买的板子上有蜂鸣器,所以就打算做一个FPGA控制蜂鸣器播放音乐. 这里我使用的板子是睿智助学的FPGA开发板,板子上的芯片是EP4CE6E22C8,如果是你使用的是 ...
蜂鸣器播放音乐 fpga实现
目录原理实现原理蜂鸣器分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器,即以有无震荡源分类, 有震荡源直接通直流电就可发生,无震荡源则需要通震荡波才能发声. 这里介绍无源蜂鸣器播放音乐的方法. 思路: 利用计数器产 ...
鸿蒙开发板HI3861 利用蜂鸣器播放音乐 open Harmony1.0.0（附cmsis_os2.h源码）
本文利用鸿蒙开发板HI3861在鸿蒙1.0.0源码下利用蜂鸣器播放音乐. pwm_buz.c #include <stdio.h> #include "ohos_init.h&q ...
单片机并行口控制蜂鸣器播放音乐
要用单片机并行口控制蜂鸣器播放音乐,需要完成以下步骤: 设计音乐:需要先确定音乐的节拍和音符,并将其转换为代码中的数值. 设置并行口:需要将单片机的并行口配置为输出模式,以便控制蜂鸣器. 编写代码:需 ...
MCU-51：单片机蜂鸣器播放音乐和提示音
目录一.蜂鸣器介绍二.驱动电路 2.1 三极管驱动 2.2 集成电路驱动三.蜂鸣器播放音乐 3.1 键盘与音符对照 3.2 音符与频率对照 3.3 简谱四.代码演示 4.1 按键蜂鸣器播放提示 ...
51单片机_11-2 蜂鸣器播放音乐
文章目录要求资源 main函数要求控制蜂鸣器播放音乐资源工程文件压缩包链接:https://pan.baidu.com/s/1hA-aa0JRP33IlOYFNzKf7A 提取码:0id ...
Arduino 蜂鸣器播放音乐LED灯闪烁
一.实验所需组件: led灯三脚蜂鸣器面包板 Arduino开发板杜邦线二.实验原理蜂鸣器实现音乐播放: 控制好频率和节拍,就能演奏出好听的音乐.因此,在实验之前要先弄清楚各音调的频率.可参 ...

【FPGA】五、蜂鸣器播放音乐

前言

一、蜂鸣器简介

二、音频音符简介

三、任务要求

四、程序设计

1、设计思路

2、程序代码

总结

【FPGA】五、蜂鸣器播放音乐相关推荐

最新文章

热门文章