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buzzer [2022/01/26 21:09] gongyusu |
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 | ### 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 | ### 2 工作原理 | ||
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- | ### 3 电路连接 | ||
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- | ### 4 MicroPython编程(MCU) | ||
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- | ### 5 Verilog编程(FPGA) | ||
- | ### STEP FPGA驱动无源蜂鸣器模块 | ||
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- | 本节将和大家一起使用FPGA驱动底板上的无源蜂鸣器模块实现不同音节的输出。 | ||
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- | #### 硬件说明 | ||
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蜂鸣器的分类: | 蜂鸣器的分类: | ||
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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: | 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: | ||
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* 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。 | * 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。 | * 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。 | ||
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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: | 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: | ||
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* 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。 | * 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。 | * 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。 | ||
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- | 本章节和大家一起学习无源蜂鸣器的驱动,FPGA或单片机的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: | + | ### 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 |}} | {{ :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。 |
- | 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,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。 | + | |
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不同音节与蜂鸣器震荡频率的对应关系如下: | 不同音节与蜂鸣器震荡频率的对应关系如下: | ||
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{{ :蜂鸣器音节频率.jpg?800 |}} | {{ :蜂鸣器音节频率.jpg?800 |}} | ||
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- | 我们使用PWM的方法(关于PWM的说明,快速入门中的[[脉冲发生器]]章节有详细的介绍),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。 | ||
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- | --- | + | ### 4 MicroPython编程(MCU) |
- | ####Verilog代码 | + | * [[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]] | ||
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+ | ### 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> | <code verilog> | ||
// -------------------------------------------------------------------- | // -------------------------------------------------------------------- | ||
行 48: | 行 39: | ||
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// Module: Beeper | // Module: Beeper | ||
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// Author: Step | // Author: Step | ||
- | // | ||
// Description: Beeper | // Description: Beeper | ||
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// Web: www.stepfapga.com | // Web: www.stepfapga.com | ||
- | // | ||
// -------------------------------------------------------------------- | // -------------------------------------------------------------------- | ||
// Code Revision History : | // Code Revision History : | ||
行 69: | 行 56: | ||
output reg piano_out //蜂鸣器控制输出 | 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, | 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, | ||
行 74: | 行 62: | ||
计数器根据计数终值计数并分频,产生蜂鸣器控制信号 | 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; | 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) | //根据不同的音节控制,选择对应的计数终值(分频系数) |