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基于FPGA的蜂鳴器模擬簡譜樂曲

CHANBAEK ? 來源:HardwareStudy ? 作者:kknote ? 2023-04-18 14:53 ? 次閱讀

蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器,采用直流電壓供電,廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器電子產品中作發聲器件。

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集成電路構成。當接通電源后(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,阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發聲。

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

蜂鳴器按驅動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動的,不需要利用交流信號進行驅動,只需對驅動口輸出驅動電平并通過三極管放大驅動電流就能使蜂鳴器發出聲音。也就是說只要一通電就叫。如下圖中 a) 無源蜂鳴器內部不帶震蕩源,所以直流信號無法令其鳴叫,必須用 2L~5K 的方波去驅動。

驅動方式有兩種:

一種是 PWM 輸出口直接驅動,另一種是利用 I/O 定時翻轉電平產生驅動波形對蜂鳴器進行驅動。如下圖中 b)

pYYBAGQ-PSSAVLK7AAC-t0-mjL8574.png

pYYBAGQ-PSyAQ_jFAAK7HBZJFtw622.png

原理圖中的BUZZER就是蜂鳴器,之前在初識單片機里面提到過,驅動蜂鳴器可以用三極管,也可以用ULN2003,ULN2003可以看作是放大驅動電流的反相器。輸入端口1、2、3、4、5、6、7 分別對應輸出端口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,結合蜂鳴器能發出不同頻率的聲音,用它來做一個《祝你生日快樂》的音樂發生器。并用LED燈做指示。

poYBAGQ-PTSAJm7kAAA_djEuy4o813.png

這是設計大概框圖:

下面是簡譜音調值

pYYBAGQ-PT6AQHK9AASCrDWOXC0858.png

poYBAGQ-PUaACpcGAANTFlvXcM8534.png

pYYBAGQ-PU2AN9RBAAP7c83CLzs125.png

pYYBAGQ-PVOAB9QBAAQzXu6MgS8316.png

pYYBAGQ-PVqAdEHwAAKTcL2_vf8439.png

下面是音調對應的頻率設置值

pYYBAGQ-PWKALJnRAAT0RdKOW9s048.png

下面是根據頻率設置值來設置輸出信號

poYBAGQ-PWmAfiD6AAPGQg4ixE4542.png

pYYBAGQ-PXCALNZbAALelPGJbr8315.png

接著是分頻模塊:

poYBAGQ-PXiAMteTAAK0JO8Pijo353.png

下面是綜合后功能圖:

pYYBAGQ-PX-AXO-UAAAYsCBrnOk786.png

再看看里面的各個模塊的連接方式:

poYBAGQ-PYeAAZQ5AAA6-hSE6yU571.png

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