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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。
9 [# h' ~' z3 D% G6 D; {* _; ?$ @* \8 k
1 音频发生器基本原理及顶层设计/ c5 A; b( H. g
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）。+ f& V) p6 z7 k1 h% K" N6 X( b; q' n
% m; k- n& Z. T1 m, r/ `8 D- j& \
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。" F: ]- ~6 ?" l2 T
* a L2 y: w; d. s! w( ]
2 底层模块设计& I4 X" S0 l' |5 w7 H
. b+ x" [; y3 d( @$ e4 d# ~, J图1 音频发生器顶层各模块连接图& z: Y$ ~$ p" `2 |
]) y& e a) ^! I* J& ?6 Z2.1 按键模块
6 v1 ^5 q* B0 R; P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。; H- @% |2 _/ u1 E+ G
9 L2 D: w: g/ l6 e0 |' d
2.2 信号选择模块
$ W. v, N1 G* w# H! z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。
s: i# h; G5 d5 Z# G% E3 _0 _% H$ X+ w. O" }+ H
2.3 自动信号产生模块
( y. x; b7 x6 t/ g: Q& k3 {& h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。
; s& ~0 A- N+ `. G- F5 w% k' y; P# e6 |& P6 Q, d, u
2.4 译码模块
- u& S6 o5 L; w2 a8 V. ]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。
* f, |' _& F) ^( o. r
3 u& G% g3 G4 D/ Z; I \2.5 分频模块! X' W% @* l+ O2 Q* B5 {8 [( ?5 S7 v
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。
0 D* I9 J, _6 v5 f' H% i% m& j5 Q) ~4 E( }
如：将PreCLK为CLK的16分频: a, U7 b- i- {6 T9 N9 a
DivideCLK : PROCESS(clk)2 _9 y P1 ~; k/ \5 |+ S4 I4 D
VARIABLE Count4 : STD_
, E8 P' |- o; [8 `; z5 b8 jLOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0) ;
& F/ l( l6 W+ t0 Z/ UBEGIN3 G5 n6 O. z9 a" e3 |
PreCLK 11 THEN PreCLK0 p; c4 a* J' _
* y8 U1 F$ x5 ]+ G
经过仿真，证实系统方案可行。: m+ D6 s2 h) N6 A) |- T
. I* p+ s6 V0 M" x |
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发表于 2022-1-5 12:17
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