使用FPGA實(shí)現(xiàn)蜂鳴器發(fā)出警車(chē)?guó)Q笛的實(shí)驗(yàn)教程免費(fèi)下載

　　1. 實(shí) 驗(yàn) 任 務(wù)

　　實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)板上的蜂鳴器發(fā)出警車(chē)?guó)Q笛聲。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，掌握采用 VerilogHDL 語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)蜂鳴器發(fā)聲的方法。

　　2. 實(shí) 驗(yàn) 環(huán) 境

　　硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境為艾米電子工作室型號(hào) EP2C8Q208C8 增強(qiáng)版開(kāi)發(fā)套件。軟件實(shí)驗(yàn)環(huán)境為 Quartus II 8.1 開(kāi)發(fā)軟件。

　　3. 實(shí) 驗(yàn) 原 理

　　艾米電子工作室開(kāi)發(fā)板板載 50MHZ 的晶振，通過(guò) Verilog HDL 語(yǔ)言編程將此頻率分頻后驅(qū)動(dòng)一個(gè) I/O 口。這個(gè) I/O 口連接到一個(gè)交流蜂鳴器。通過(guò)改變這個(gè) I/O 口的輸出頻率，就可以使蜂鳴器發(fā)出各種聲音和音樂(lè)。本次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)蜂鳴器發(fā)出警車(chē)?guó)Q笛聲，問(wèn)題現(xiàn)在變得比上個(gè)實(shí)驗(yàn)復(fù)雜起來(lái)。我們需要產(chǎn)生一個(gè)音調(diào)的變化，使之聽(tīng)起來(lái)像是警車(chē)的笛聲。仍然從“tone”計(jì)數(shù)器開(kāi)始。我們僅使用 23 位，這樣便可以得到兩倍與前面的頻率（最高有效位大約以 3Hz 的頻率翻轉(zhuǎn)）。

　　下面是如何產(chǎn)生變化的音調(diào)的技巧。使用一個(gè)寄存器“ramp”來(lái)表征當(dāng)前的音調(diào) ， 則 要 求 ramp 的 值 在 某 一 區(qū) 間 來(lái) 回 變 化 ， 例 如 。..-2-1-0-1-2-3-。..-127-126-125-。..-2-1-0-1-2-。..。考慮“tone”計(jì)數(shù)器的 15 到 21 位（tone［21:15］）， 這是一個(gè)在 0 到 127 之間循環(huán)遞增的值，0-1-2-。..-127-0-。再考慮這幾位的反轉(zhuǎn)，即~tone［21:15］，這是一個(gè)在 127-0 之間循環(huán)遞減的值。如 果 能 控 制 ramp 在 這 兩 個(gè) 值 之 間 來(lái) 回 切 換 ， 即 可 得 到 一 個(gè) 形如。..-0-1-2-。..-127-126-125-。..的計(jì)數(shù)器。而這個(gè)變化規(guī)律正好符合警車(chē)笛聲的 音調(diào)變化規(guī)律。為了讓 ramp 在這兩個(gè)值之間來(lái)回切換，我們使用 tone［22］ 來(lái)控制?？梢赃@樣考慮，tone［22： 15］從 0 計(jì)數(shù)，對(duì)于前 128 個(gè)值（0-127）， tone［22］等于 0，后 128 個(gè)值（128-255），tone［22］等于 1。于是我們就可以使 用 tone［22］來(lái)控制 ramp 的取值，當(dāng) tone［22］等于 0 時(shí)，讓 ramp 等于 tone［21:15］，當(dāng) tone［22］等于 1 時(shí)，讓 ramp 等于~tone［21:15］。這樣一來(lái) ramp 就會(huì)在7b‘0000000與7b’1111111之間來(lái)回變化。 為了得到一個(gè)對(duì)于產(chǎn)生聲音有用的值， 我們?cè)谄淝懊嫜a(bǔ)上兩位數(shù)據(jù)“01”，并且在其尾部也補(bǔ)上 6 個(gè) 0，即“000000”。通過(guò)這樣的處理，“clkdivider” 就擁有了一個(gè)在 15‘b010000000000000 與15’b011111111000000 之間來(lái)回變化的值（或者以 16 進(jìn)制表示在 15‘h2000 與15’h3FC0，以十進(jìn)制表示在 8192 到 16320 之間變化）。當(dāng)輸入頻率為 50MHz時(shí)，將產(chǎn)生頻率在 765Hz 到 1525Hz 之間變化的音調(diào)，從而產(chǎn)生類(lèi)似于警車(chē)笛聲的聲音。