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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。7 u) p( B5 s0 A6 z- H& R+ Q, i
/ c3 D8 a; K* a1 音频发生器基本原理及顶层设计" P' v% e3 f5 d: R- V
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）。: h: m9 [) u. p ~% [$ q! ]/ y+ w. B
4 @; P! T }) v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。0 L- l: @$ V) c/ J' o. D
- M- n" c5 d% f; n8 ^3 G2 底层模块设计
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) a! J. I% F6 E \& G3 l7 |图1 音频发生器顶层各模块连接图% q9 z3 a, K( A
0 |/ O( t+ Y0 E2.1 按键模块& _9 G# L! Z! ^& s/ w" m$ g
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。! j2 R- g! F j- \. g: |8 \
9 t& z' A9 h" ?( F1 H2.2 信号选择模块2 @6 }1 s/ T) P4 G9 c# u2 N
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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- v/ \3 G6 `( M2 \% `- {2.3 自动信号产生模块
3 S& \8 A9 G) B1 P. c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。, @" t3 T8 m* k
# Y3 ^9 `- \5 V- E2.4 译码模块8 y, e$ ~ l+ U7 k; E
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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1 S4 M c. s2 w6 @2.5 分频模块( }, H' J) t" t1 V2 `6 A9 M
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。
2 _5 z: C6 O+ I( @' p# z5 t4 E# F+ x& u3 m% q/ |
如：将PreCLK为CLK的16分频
9 b" C! D+ G/ p$ [ S& rDivideCLK : PROCESS(clk)
9 s: t6 F/ K) n9 S' ]! DVARIABLE Count4 : STD_% i$ l, k3 V! q) B |
LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0) ;
0 i6 W1 x' B1 I7 i. `, B- o& \BEGIN
1 l; V, d2 H2 qPreCLK 11 THEN PreCLK; J$ y7 C% ^0 J; i
' Y! P: P% O* I$ g0 G9 p& d( Y( a经过仿真，证实系统方案可行。
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发表于 2022-1-5 12:17
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