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--- buzzer [2022/01/26 21:03]
gongyusu 创建
+++ buzzer [2022/02/06 16:53] (当前版本)
gongyusu
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-## 蜂鸣器
+## Buzzer - 蜂鸣器
 ### 1 介绍
+{{ :buzzer.jpg ?300 | }}
+和LED常用于发光指示一样，作为一种声音模块，蜂鸣器常被用于做发声的功能。有源蜂鸣器通过内置的振荡器，发出单一固定频率提示性报警声音；无源蜂鸣器是通过不同频率的脉冲驱动，可以发出不同频率的声音信号。
 ### 2 工作原理
+蜂鸣器的分类：
+按其结构主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型：
+  * 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
+  * 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.5～15V直流工作电压），多谐振荡器起振,输出1.5～2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
+按是否带有信号源分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两种类型：
+  * 有源蜂鸣器只需要在其供电端加上额定直流电压，其内部的震荡器就可以产生固定频率的信号，驱动蜂鸣器发出声音。
+  * 无源蜂鸣器可以理解成与喇叭一样，需要在其供电端上加上高低不断变化的电信号才可以驱动发出声音。
 ### 3 电路连接
+本章节主要介绍无源蜂鸣器的驱动，FPGA或MCU的GPIO口驱动能力弱，不能直接驱动无源蜂鸣器，常用的蜂鸣器驱动电路如下：
+{{ :无源蜂鸣器驱动电路.jpg?600 |}}
+蜂鸣器使用NPN三极管（9013）驱动，三极管当开关用，当基极电压拉高时，蜂鸣器通电，当基极电压拉低时，蜂鸣器断电，MCU或FPGA控制GPIO口给三极管的基极输出不同频率的脉冲信号，蜂鸣器就可以发出不同的音节。
+不同音节与蜂鸣器震荡频率的对应关系如下：
+{{ :蜂鸣器音节频率.jpg?800 |}}
 ### 4 MicroPython编程（MCU）
+  * [[https://www.coderdojotc.org/micropython/sound/02-play-tone/|Play Tones Using the PWM]]
+  * [[https://www.coderdojotc.org/micropython/sound/03-play-three-tones/|Play Three Tones]]
+  * [[https://www.coderdojotc.org/micropython/sound/04-play-scale/|Play a Scale]]
+  * [[https://www.coderdojotc.org/micropython/sound/05-play-mario/|Play Mario on MicroPython]]
+  * [[https://www.coderdojotc.org/micropython/sound/07-play-audio-file/|播放音频文件]]
+  * [[https://www.coderdojotc.org/micropython/sound/09-converting-mp3-to-wav/|转换MP3音频文件为Wav文件]]
+  * [[https://github.com/james1236/buzzer_music|buzzer_music]]
+### 5 Verilog编程（FPGA）
+在FPGA中使用PWM来驱动蜂鸣器，使用计数器对系统时钟进行分频，改变计数器的计数终值从而实现调节PWM信号频率的目的，使用PWM信号控制蜂鸣器电路。
+<code verilog>
+// --------------------------------------------------------------------
+// >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
+// --------------------------------------------------------------------
+// Module: Beeper
+// Author: Step
+// Description: Beeper
+// Web: www.stepfapga.com
+// --------------------------------------------------------------------
+// Code Revision History :
+// --------------------------------------------------------------------
+// Version: |Mod. Date:   |Changes Made:
+// V1.0     |2016/04/20   |Initial ver
+// --------------------------------------------------------------------
+module Beeper
+(
+input					clk_in,		//系统时钟
+input					rst_n_in,	//系统复位，低有效
+input					tone_en,	//蜂鸣器使能信号
+input			[4:0]	tone,		//蜂鸣器音节控制
+output	reg				piano_out	//蜂鸣器控制输出
+);
+/*
+无源蜂鸣器可以发出不同的音节，与蜂鸣器震动的频率（等于蜂鸣器控制信号的频率）相关，
+为了让蜂鸣器控制信号产生不同的频率，我们使用计数器计数（分频）实现，不同的音节控制对应不同的计数终值（分频系数）
+计数器根据计数终值计数并分频，产生蜂鸣器控制信号
+*/
+reg [15:0] time_end;
+//根据不同的音节控制，选择对应的计数终值（分频系数）
+//低音1的频率为261.6Hz，蜂鸣器控制信号周期应为12MHz/261.6Hz = 45871.5，
+//因为本设计中蜂鸣器控制信号是按计数器周期翻转的，所以几种终值 = 45871.5/2 = 22936
+//需要计数22936个，计数范围为0 ~ (22936-1)，所以time_end = 22935
+always@(tone) begin
+	case(tone)
+'d1:	time_end =	16'd22935;	//L1,
+'d2:	time_end =	16'd20428;	//L2,
+'d3:	time_end =	16'd18203;	//L3,
+'d4:	time_end =	16'd17181;	//L4,
+'d5:	time_end =	16'd15305;	//L5,
+'d6:	time_end =	16'd13635;	//L6,
+'d7:	time_end =	16'd12147;	//L7,
+'d8:	time_end =	16'd11464;	//M1,
+'d9:	time_end =	16'd10215;	//M2,
+'d10:	time_end =	16'd9100;	//M3,
+'d11:	time_end =	16'd8589;	//M4,
+'d12:	time_end =	16'd7652;	//M5,
+'d13:	time_end =	16'd6817;	//M6,
+'d14:	time_end =	16'd6073;	//M7,
+'d15:	time_end =	16'd5740;	//H1,
+'d16:	time_end =	16'd5107;	//H2,
+'d17:	time_end =	16'd4549;	//H3,
+'d18:	time_end =	16'd4294;	//H4,
+'d19:	time_end =	16'd3825;	//H5,
+'d20:	time_end =	16'd3408;	//H6,
+'d21:	time_end =	16'd3036;	//H7,
+		default:time_end =	16'd65535;
+	endcase
+end
+reg [17:0] time_cnt;
+//当蜂鸣器使能时，计数器按照计数终值（分频系数）计数
+always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) begin
+	if(!rst_n_in) begin
+		time_cnt <= 1'b0;
+	end else if(!tone_en) begin
+		time_cnt <= 1'b0;
+	end else if(time_cnt>=time_end) begin
+		time_cnt <= 1'b0;
+	end else begin
+		time_cnt <= time_cnt + 1'b1;
+	end
+end
+//根据计数器的周期，翻转蜂鸣器控制信号
+always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) begin
+	if(!rst_n_in) begin
+		piano_out <= 1'b0;
+	end else if(time_cnt==time_end) begin
+		piano_out <= ~piano_out;	//蜂鸣器控制输出翻转，两次翻转为1Hz
+	end else begin
+		piano_out <= piano_out;
+	end
+end
+endmodule
-### 5 Verilog代码（FPGA）
+</code>
+\\