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声音的产生是由于发声物体以一定的频率振动，带动周围的空气振动，使动耳朵内的听小骨一起振动，这些振动被转换为微弱的电子脑波，它就使我们觉察到了声音。不同的发声物体（声源）音色不同。声源振动的快慢不一样即产生的频率不一样，故有高音、低音、中高音、中低音等区分。由于声源振动的幅度大小不一样，所以我们听到的声音有大小的区分。本文主要通过对输入的时钟频率按不同的分频比进行分频，以达到产生不同频率的声音。
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& k( j' {& U3 a$ H0 f4 z1 音频发生器基本原理及顶层设计6 t4 n- O( K3 X X Y
音频发生是基于声音的发生原理，利用外部晶振输入固定的频率（12MHz），由内部进行不同的分频得到，由于从数控分频器出来的信号是脉冲极窄的脉冲信号，为了能有效的驱动扬声器，需要外加一个D触发器以便于均衡占空比，这样出来的信号的频率就只有原信号的一半（6MHz）。8 c# T1 M! ?/ u% u9 i5 A* S
9 R+ b+ g# }9 O9 |% M' l
本音频发生器主要实现两个功能，通过按键选择。功能一可以通过按键让喇叭发出不同频率的声音，功能二可以预播放预设置的音频。
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2 底层模块设计; F* P4 h+ x! ^5 F/ N$ n X0 u
+ w6 m! q% o. K5 A; [" N5 B图1 音频发生器顶层各模块连接图
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/ ?8 w. ?% E' ^3 D! p4 r2.1 按键模块
/ i5 x+ V& w* {由于本模块可以实现13个不同的音调（7个低音，6个高音），所以在按键模块有13个拨码开关输入，采用编码的方式把13中不同的编码转换为4为的数据输出。为了同步于自动播放的模块，本模块与自动模块采用同一时钟信号（8Hz），以上升沿触发的形式触发得到按键的输入。
3 ` G2 d: G( E5 x8 d- J2 q% B& O8 I1 w5 d( d5 p+ z! _5 M
2.2 信号选择模块
* n0 o7 C: c: C7 [由于本模块可以实现自动播放于手动输入音调的功能，为此为了能实现单一的信号输入，必须在音频信号处理之前对输入的信号给予选择。此模块有三个信号输入，一个信号选择短，两个输入信号。还有一个信号输出端，对于选中的信号直接输出。5 @; a! k8 ^; X: `
4 l& L- C6 Q$ J, ~: ~; `
2.3 自动信号产生模块
1 T# l1 J- @% w" D9 X* {由于本模块可以实现自动播放内置歌曲的功能，所以必须要有一个模块来产生播放信号，此模块由8Hz 时钟输入，以计时器的方式产生4位的信号输出。: e j, f, K, l, L1 @6 {
+ S+ p$ R- b$ P( g! |- K( a; o2 {
2.4 译码模块: U( @, X* D( f+ |
此模块的输入由选择器的输出的得，由于选择的输出是4位数据，所以需要由此模块进行译码以判断输出的高音/ 低音，也便把输入的数据输出显示，并且的到分频比以便于用于下一模块的分频。) L3 Q! e7 e* U7 D# r1 f) b
9 N+ }1 ]6 O, o) }! s
2.5 分频模块; I9 k7 p; \& w8 p& h6 Q- T
此模块有输入12MHz时钟频率，由输入的4位总线型数据控制对12MHz的信号进行不同比例的分频，然后经D触发器进行脉冲展宽，使扬声器有足够的功率发音。" W: |/ Y# H% J
- b7 k, h3 D4 I9 ?( B! w! |
如：将PreCLK为CLK的16分频* c, |1 Y, ?# n
DivideCLK : PROCESS(clk)
# H2 p( k) o. U# P& n9 y! \+ z: wVARIABLE Count4 : STD_
" I/ r7 Z) J5 {* ^0 h) ZLOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0) ;
4 V- F( d: K' z5 U9 Z4 qBEGIN6 M ~( M6 S1 N P) v
PreCLK 11 THEN PreCLK _ t7 g) A; m: a5 h
1 r0 i6 Q' w2 L6 \* M, c, N
经过仿真，证实系统方案可行。! H5 u3 D8 D; s' v' f" S
, `# z4 ] z% y- S; v. V |
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发表于 2022-1-5 12:17
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