使用FPGA实现蜂鸣器发出警车鸣笛的实验教程免费下载

　　1. 实 验 任 务

　　实现开发板上的蜂鸣器发出警车鸣笛声。通过这个实验，掌握采用 VerilogHDL 语言编程实现蜂鸣器发声的方法。

　　2. 实 验 环 境

　　硬件实验环境为艾米电子工作室型号 EP2C8Q208C8 增强版开发套件。软件实验环境为 Quartus II 8.1 开发软件。

　　3. 实 验 原 理

　　艾米电子工作室开发板板载 50MHZ 的晶振，通过 Verilog HDL 语言编程将此频率分频后驱动一个 I/O 口。这个 I/O 口连接到一个交流蜂鸣器。通过改变这个 I/O 口的输出频率，就可以使蜂鸣器发出各种声音和音乐。本次实验实现蜂鸣器发出警车鸣笛声，问题现在变得比上个实验复杂起来。我们需要产生一个音调的变化，使之听起来像是警车的笛声。仍然从“tone”计数器开始。我们仅使用 23 位，这样便可以得到两倍与前面的频率（最高有效位大约以 3Hz 的频率翻转）。

　　下面是如何产生变化的音调的技巧。使用一个寄存器“ramp”来表征当前的音调 ， 则 要 求 ramp 的 值 在 某 一 区 间 来 回 变 化 ， 例 如 。..-2-1-0-1-2-3-。..-127-126-125-。..-2-1-0-1-2-。..。考虑“tone”计数器的 15 到 21 位（tone［21:15］）， 这是一个在 0 到 127 之间循环递增的值，0-1-2-。..-127-0-。再考虑这几位的反转，即~tone［21:15］，这是一个在 127-0 之间循环递减的值。如 果 能 控 制 ramp 在 这 两 个 值 之 间 来 回 切 换 ， 即 可 得 到 一 个 形如。..-0-1-2-。..-127-126-125-。..的计数器。而这个变化规律正好符合警车笛声的 音调变化规律。为了让 ramp 在这两个值之间来回切换，我们使用 tone［22］ 来控制。可以这样考虑，tone［22： 15］从 0 计数，对于前 128 个值（0-127）， tone［22］等于 0，后 128 个值（128-255），tone［22］等于 1。于是我们就可以使 用 tone［22］来控制 ramp 的取值，当 tone［22］等于 0 时，让 ramp 等于 tone［21:15］，当 tone［22］等于 1 时，让 ramp 等于~tone［21:15］。这样一来 ramp 就会在7b‘0000000与7b’1111111之间来回变化。 为了得到一个对于产生声音有用的值， 我们在其前面补上两位数据“01”，并且在其尾部也补上 6 个 0，即“000000”。通过这样的处理，“clkdivider” 就拥有了一个在 15‘b010000000000000 与15’b011111111000000 之间来回变化的值（或者以 16 进制表示在 15‘h2000 与15’h3FC0，以十进制表示在 8192 到 16320 之间变化）。当输入频率为 50MHz时，将产生频率在 765Hz 到 1525Hz 之间变化的音调，从而产生类似于警车笛声的声音。