音频发生器基本原理及设计

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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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; P2 D% m" k) l9 k0 B1 音频发生器基本原理及顶层设计
3 \, z$ ]  H6 i- X- d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）。

; N& q& o9 B5 ]- e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

图1 音频发生器顶层各模块连接图
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' A" G$ c& F* x/ ]2.1 按键模块
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。
4 A. `  V) t( v  [5 C$ D
2.2 信号选择模块
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。
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* T2 I+ v/ @9 g2.3 自动信号产生模块
; m$ x7 a% _9 H, e; w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。
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2 d. v& s2 X4 x0 N2.4 译码模块
& U3 J1 w# G5 m# Q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。
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2.5 分频模块
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。

如：将PreCLK为CLK的16分频
# ]5 d3 _3 U# DDivideCLK : PROCESS(clk)
VARIABLE Count4 : STD_
LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0) ;
6 Q  C& O) K! g4 kBEGIN
" Z9 ?. k% h& z0 o5 bPreCLK 11 THEN PreCLK

6 N. u. w3 L. i; n! C经过仿真，证实系统方案可行。
  C  [$ c" {( g- ]$ L

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要在音频信号处理之前对输入的信号给予选择

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总线型数据控制对信号分频，D触发器进行脉冲展宽，发音功率就足够了

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音频发生利用外部晶振输入固定的频率由内部进行不同的分频得到