FPGA 应用 – 蜂鸣器实验

在FPGA 实验中， 我们也会使用蜂鸣器作为人机交互的接口， 蜂鸣器在硬件设计中经常会被使用。 最熟悉的就是我们平时使用的台式计算机。几乎每个计算机都保留了蜂鸣器的功能。 蜂鸣器的硬件设计通常比较简单， 硬件连接也比较容易， 在硬件电路设计中， 往往被用来作为调试和警告来使用。 比如计算机的蜂鸣器有很多不同的发声方式， 代表着不同的硬件状态。举例：

1长3短：键盘控制器错误。

1长9短：主板Flash RAM或EPROM错误，BIOS损坏。

不断地响（长声）：内存条未插紧或损坏。

不停地响：电源、显示器未和显卡连接好。

重复短响：电源有问题。

无声音无显示：电源有问题。

所以我们有必要学习一蜂鸣器的使用， 同时在fpga设计中，如果能够灵魂应用蜂鸣器，可以帮助我们快速检测 bug 的一个手段。

在PRX100T-D的开发板中， 我们使用的是表贴的（SMT） 7.5mm * 7.5mm * 2.5mm 的器件。
硬件原理图如下：

只要在buzzer 端提供不同频率信号， 蜂鸣器就可以连续发声根据官方的手册中提供的频响曲线：

我们可以看到， 在100hz 到10k hz 下，蜂鸣器可以正常出声音

 

根据蜂鸣器的特性， 我们设计了一个实验： 利用PRX100T-D 开发板中的7个按键， 实现  1，2，3，4，5，6，7 （do, re, mi, fa, so, la, si):

1: 523.25Hz,   1911132 ns
2: 587.33Hz,  1702620 ns
3: 659.26Hz,  1516852 ns
4: 698.46Hz,  1431721 ns
5: 783.99Hz,  1275526 ns
6: 880.00Hz, 1136363 ns
7: 987.77Hz,   1012381 ns

FPGA 代码如下：

 

端口设计：

其中 PB 为prx100t上的7个按键，buzzer 为 蜂鸣器的输出， led 为 fpga的心跳灯 buzzer 模块例化为：

由于prx100t-d硬件设计中，按键平时为高， 按下键后 PB为低。 所以：

reg [7:1] pb_flag = 0; // PRX100T-D low level = button press always @ (posedge sys_clk) pb_flag <= ~PB;

fpga phy 代码：

localparam CLK_NS = MAIN_CLK == 50 ? 20 : 10;

localparam DO_FREQ_X2 = 1911132/2; // 523.25Hz, 1911132 ns
//=============================================================
reg [23:0] do_ns = 0;
always @ (posedge sys_clk)
if(do_ns >= DO_FREQ_X2) do_ns <= 0;
else do_ns <= do_ns + CLK_NS;

wire do_r = (do_ns >= DO_FREQ_X2) ? 1’b1 : 1’b0; // 523.25Hz, 1911132 ns
always @ (posedge sys_clk)
if(do_r) do_freq <= ~do_freq;

这时 do_freq 输出的频率为 1 （do）以此类推。

按键选择代码：

 

根据不同的按键， 选择do, re, mi, fa, so, la, si 等不同的频率。

工程代码如下：

[content_control]

audio_demo.zip

[/content_control]

对应视频：

• Verilog 蜂鸣器实验–视频教程-1
• Verilog 蜂鸣器实验–视频教程-2