EDA蜂鸣器发声程序设计
学位论文-—eda音乐发生器课程设计
1.软件硬件1 EP3C40Q240C8芯片2 实验箱底板电路（包括蜂鸣器、7段数码管、Led灯1个、拨码开关3个、Key按键7个）3 QuartusⅡ9.04 计算2. 总体模块功能1使用两个时钟分别为12MHz和8Hz的时钟，分别供分频驱动器（数控分频器）与计数器使用。
2计数器完成计数功能,分为两个计数器counter1和counter2，counter1计数到269，counter2计数到163，都是在上升沿来临时计数。
3四个音乐模块分别记录了2首歌的乐谱。
根据上一模块计数器所计的数读取相应地址里的数据传递给下一模块。
4选择器完成选择歌曲的功能。
5数据翻译模块将选择器所选择的歌曲里的地址的数据翻译成分频驱动器（数控分频器）分频所需的控制数据、1个led灯数据（中低音）、以及译码器所需的数据。
6分频驱动器也就是一个数控分频器，完成分频的功能，并驱动蜂鸣器。
7译码器将乐谱数据在led数码管上显示。
3.各个模块图形及程序3.1 计数器及歌曲存储模块（notetabs）计数器完成计数功能，分为两个计数器，分别计到269和163，因为两首歌曲的最大字符分别为269和163，存储的两首歌是《采蘑菇的小姑娘》、《小糊涂神》，曲谱如下：图3-1 采蘑菇的小姑娘曲谱1 模块图形 模块如图3-3所示：2 程序由于此程序较多，在附录中给出，见附录 3 仿真波形图 仿真图如图3-4所示：通过仿真图可以清楚的看到，每计一次数输出toneindex 的值随之发生一定的变化，只不过根据乐谱的不同，输出的变化也不尽相同。
例如在本次设计中，自第8个时钟上升沿来临到第15个时钟上升沿，输出toneindex2均选取音符“5”。
然后把输出toneindex2输入到音调编码器模块，进行下一步编码工作。
3.2 手动模块（tone ）可通过7个按键手动的进行演奏，7个按键分别代表7个音。
1 模块图形 模块如图3-5所示：rst CLK d toneindex2[3..0]notetabsinstVCC pin_name INPUT VCC pin_name1INPUT VCCpin_name2INPUT pin_name3OUTPUT 图3-3 notetabs 模块图形key [6..0]toneindex1[3..0]toneinstVCCpin_nameINPUTpin_name4OUTPUT 图3-4 notetabs 仿真波形图4.程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity tone isport(key:in std_logic_vector(6 downto 0); toneindex1:out std_logic_vector(3 downto 0)); end;architecture one of tone isbeginsearch:process(key)begincase key iswhen"0000001"=>toneindex1<="0001"; when"0000010"=>toneindex1<="0010"; when"0000100"=>toneindex1<="0011"; when"0001000"=>toneindex1<="0100"; when"0010000"=>toneindex1<="0101"; when"0100000"=>toneindex1<="0110"; when"1000000"=>toneindex1<="0111";when others=>toneindex1<="0000";end case;end process;end;3 仿真波形图仿真图如图3-6所示：在此仿真图中不同的key 相当于对应不同的琴键，当按下不同的琴键时输出相对应的toneindex1，toneindex1在输入音调编码器中进行下一步编码。
单片机蜂鸣器唱歌程序(二)2024
单片机蜂鸣器唱歌程序（二）引言概述：本文档主要介绍了单片机蜂鸣器唱歌程序（二），包括使用单片机控制蜂鸣器发出不同音乐的方法和具体实现步骤。
本文将从五个大点进行阐述，每个大点包含5-9个小点，以便读者更好地理解和实践。
正文：一、引脚连接设置1. 确定单片机的输出引脚和蜂鸣器的输入引脚2. 将单片机的输出引脚与蜂鸣器的输入引脚连接3. 确保连接的稳定性和正确性4. 利用电路图进行布线二、编程环境配置1. 安装适合单片机的编程软件2. 创建新的项目3. 配置单片机的型号及选项4. 导入相关的库文件5. 编写代码框架三、发声原理及代码实现1. 理解蜂鸣器工作原理2. 使用单片机的PWM输出功能控制蜂鸣器的频率3. 利用PWM输出的方式实现不同音调的发声4. 编写音调转换函数5. 编写歌曲的音乐片段代码四、优化和调试1. 测试不同频率的声音2. 调整蜂鸣器的音量3. 避免噪音的干扰4. 检查代码的正确性和合理性5. 不断尝试，优化代码和音效五、实验结果及总结1. 运行程序，测试蜂鸣器的唱歌效果2. 记录实验结果和观察结果3. 分析实验过程中遇到的问题和解决方法4. 总结实验经验和注意事项5. 展望将来的改进和研究方向总结：本文详细介绍了单片机蜂鸣器唱歌程序（二）的实现方法和步骤。
通过连接设置、编程环境配置、发声原理及代码实现、优化和调试、实验结果及总结等五个大点的阐述，读者可以深入了解单片机控制蜂鸣器发声的原理和方法，并通过实验得到具体的唱歌效果。
同时，读者在实践过程中也要注意优化和调试，不断尝试和改进，以实现更好的音效效果。
希望本文对读者有所帮助，为单片机蜂鸣器唱歌程序的开发提供了指导和参考。
单片机C51程序设计 蜂鸣器发声
电磁式蜂鸣器
蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种 类型。
电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜 片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号 电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在 电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
压电式蜂鸣器
if((!K1)||(!K2)||(!K3)||(!K4)) //发现按键,立即退出播放 { TR0=0; return; }
不
发声；当P3.7输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电 流
形成回路发出声音。因此，可以通过程序控制P3.7脚的电平 来
使蜂鸣器发出声音和关闭。程序中改变单片机P3.7引脚输出 波
形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生各种不同音色、
音调的声音。
用4个按键控制播放音乐。其中K1-K3每 个按键播放一首乐曲，K4按键停止音乐播放。
单片机驱动蜂鸣器原理
蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线 圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电 流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流较小，单片 机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要 增加一个电流放大的电路。S51增强型单片机实验板见 右下图。
蜂鸣器的正极接到＋5V 的电源上，负极接三极管发射极 E，基级B经过限流电阻R1后由单片机的P3.7引脚控制，当 P3.7输出高电平时，三极管截止，无电流流过线圈，蜂鸣器
压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、 阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由 晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.5~15V直 流工作电压），多谐振荡器起振,输出1.5～2.5kHZ的 音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
蜂鸣器音乐程序
#include <reg52.h>sbit speaker = P1^7;unsigned char timer0h, timer0l, time;//--------------------------------------//单片机晶振采用11.0592MHz// 频率-半周期数据表高八位本软件共保存了四个八度的28个频率数据code unsigned char FREQH[] = {0xF2, 0xF3, 0xF5, 0xF5, 0xF6, 0xF7, 0xF8, //低音12345670xF9, 0xF9, 0xFA, 0xFA, 0xFB, 0xFB, 0xFC, 0xFC,//1,2,3,4,5,6,7,i0xFC, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFE, //高音2345670xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFF}; //超高音1234567// 频率-半周期数据表低八位code unsigned char FREQL[] = {0x42, 0xC1, 0x17, 0xB6, 0xD0, 0xD1, 0xB6, //低音12345670x21, 0xE1, 0x8C, 0xD8, 0x68, 0xE9, 0x5B, 0x8F, //1,2,3,4,5,6,7,i0xEE, 0x44, 0x6B, 0xB4, 0xF4, 0x2D, //高音2345670x47, 0x77, 0xA2, 0xB6, 0xDA, 0xFA, 0x16}; //超高音1234567//--------------------------------------//世上只有妈妈好数据表要想演奏不同的乐曲, 只需要修改这个数据表code unsigned char sszymmh[] = {6, 2, 3, 5, 2, 1, 3, 2, 2, 5, 2, 2, 1, 3, 2, 6, 2, 1, 5, 2, 1,6, 2, 4, 3, 2, 2, 5, 2, 1, 6, 2, 1, 5, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 2, 1,6, 1, 1, 5, 2, 1, 3, 2, 1, 2, 2, 4, 2, 2, 3, 3, 2, 1, 5, 2, 2,5, 2, 1, 6, 2, 1, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 4, 5, 2, 3, 3, 2, 1,2, 2, 1, 1, 2, 1, 6, 1, 1, 1, 2, 1, 5, 1, 6, 0, 0, 0};//--------------------------------------void t0int() interrupt 1 //T0中断程序，控制发音的音调{TR0 = 0; //先关闭T0speaker = !speaker; //输出方波, 发音TH0 = timer0h; //下次的中断时间, 这个时间, 控制音调高低TL0 = timer0l;TR0 = 1; //启动T0}//--------------------------------------void delay(unsigned char t) //延时程序，控制发音的时间长度{unsigned char t1;unsigned long t2;for(t1 = 0; t1 < t; t1++) //双重循环, 共延时t个半拍for(t2 = 0; t2 < 8000; t2++); //延时期间, 可进入T0中断去发音TR0 = 0; //关闭T0, 停止发音}//--------------------------------------void song() //演奏一个音符{TH0 = timer0h; //控制音调TL0 = timer0l;TR0 = 1; //启动T0, 由T0输出方波去发音delay(time); //控制时间长度}//--------------------------------------void main(void){unsigned char k, i;TMOD = 1; //置T0定时工作方式1ET0 = 1; //开T0中断EA = 1; //开CPU中断while(1) {i = 0;time = 1;while(time) {k = sszymmh[i] + 7 * sszymmh[i + 1] - 1;//第i个是音符, 第i+1个是第几个八度timer0h = FREQH[k]; //从数据表中读出频率数值timer0l = FREQL[k]; //实际上, 是定时的时间长度time = sszymmh[i + 2]; //读出时间长度数值i += 3;song(); //发出一个音符} } }。
蜂鸣器音乐发生器实验报告
蜂鸣器音乐发生器实验报告一、实验目的(1)学习用数控分频器设计蜂鸣器音乐发生电路。
(2)了解乐谱的基本知识，可以将乐谱转换为Quartus II 文件，掌握其演奏的原理。
(3)掌握设计中各模块的功能，能够填入并演奏新的曲子。
二、实验设备与器件Quartus II 软件、EP2C8Q208C8实验箱三、实验方案设计1. 实验可实现的功能(1)蜂鸣器可以演奏四首音乐，四首音乐通过两个拨码开关控制，可以随意更改想听的曲目。
(2)在播放音乐的同时，用一位数码管显示当前音乐的简谱，并且用两个发光二极管显示高、中、低不同的音调。
(3)在用拨码开关选择曲目的同时，可以在LCD1602液晶屏上看到当前音乐的名称。
2. 音频方案设计蜂鸣器音乐发生器的基本原理：组成乐曲的每个音调的频率值以及音长所延续的时间是乐曲能够连续演奏的两个基本数据，所以只要控制输出到蜂鸣器的时钟信号频率的高低和持续的时间，就可以使蜂鸣器发出连续的乐曲声。
(1)音调频率值的控制简谱中音调与音频的对应关系如表3.2.1所示，表中的低、中、高音的频率遵循二倍规则，就是说中音1是低音1频率的2倍，高音1是中音1频率的2倍，以此类推。
已知低音的频率，可以通过如下的MATLAB程序计算出中、高音的频率，并且可以得出各音调的分频值与频率预直数，其中预置数是用11位计数器来表示的。
计算中、高音及各音调分频值与频率预置数的MATLAB程序：clc;f=50000000; %50MHzbilv=2^(1/12); %相邻音调频率之间的比率a(6)=440.0; %低音6的频率为440Hza(7)=a(6)*bilv*bilv; %低音7的频率a(5)=a(6)/bilv/bilv; %低音5的频率a(4)=a(5)/bilv/bilv; %低音4的频率a(3)=a(4)/bilv; %低音3的频率a(2)=a(3)/bilv/bilv; %低音2的频率a(1)=a(2)/bilv/bilv; %低音1的频率b=a*2; %中音的频率c=b*2; %高音的频率counter=2^11; %分频值对应的位数为11位f=f/50/2; %50MHz，50分频，再2分频for i=1:7zhia(i)=counter-f/a(i); %低音的分频预置数zhib(i)=counter-f/b(i); %中音的分频预置数zhic(i)=counter-f/c(i); %高音的分频预置数end音调、分频值及频率预置数的表格如下：表3.2.1 音符、音频及其预置数低音音符 1 2 3 4 5 6 7 音频/Hz 262 294 330 349 392 440 494 预置数137 345 531 616 772 912 1036中音音符 1 2 3 4 5 6 7 音频/Hz 523 587 659 698 784 880 988 预置数1092 1197 1290 1332 1410 1480 1542高音音符 1 2 3 4 5 6 7 音频/Hz 1047 1175 1319 1397 1568 1760 1976 预置数1570 1622 1669 1690 1729 1764 1795(2)音调持续时间的控制音乐中的银除了有高低音之分外，还有长短之分。
EDA实验报告5_乐曲硬件演奏电路设计
EDA技术与应用实验报告姓名学号专业年级电子信息工程实验题目乐曲硬件演奏电路设计实验目的1.学习利用数控分频器设计硬件乐曲演奏电路2.掌握模块化和层次化的设计方法以及音符编码的设计思想实验原理1.一定频率的矩形波通过扬声器可以发出相应频率的声音，乐曲是由一系列的音符组成的。
所以，如果我们通过控制每个音符的发音频率值及其持续的时间，就可以以纯硬件的手段，利用这些数值来实现所希望演奏的乐曲。
2.该硬件演奏电路由三个模块构成<1>音符数据ROM的地址发生器模块NoteTabs.vhdl内置8位二进制计数器，作为ROM的地址发生器，计数频率4Hz，即每一计数值的停留时间为0.25s,恰为全音符设为1s时，四四拍的4音符持续时间。
随着NoteTabs中的计数器按4Hz的时钟速率作加法计数即地址值递增时，ROM中的音符数据将通过ToneIndex[3..0]输向ToneTaba模块，乐曲即开始演奏起来。
<2>乐曲简谱码对应的分频预置数查表电路模块ToneTaba.vhdlToneTaba为Speakera提供决定所发音符的分频预置数，此数在Speakera输入口停留的时间即为此音符的节拍值。
输入Index[3..0]可确定乐曲全部音符所对应的分频预置数（13个）每一音符的停留时间由NoteTabs模块的clk决定（4Hz）。
<3>决定每一个音符音调的数控分频器模块Speakera.vhdl输入端clk输入一较高频率（12MHz）的信号，经Speakera分频，再经2分频以展宽脉冲后，由SpkOut输出。
11位预置数Tone[10..0]决定由clk输入信号的分频比，SpkOut输出的频率决定每一音符的音调。
实验内容1.定制存放LPM-ROM模块Music，在连续地址上存放乐曲的音符数据，2.用vhdl文本输入法和元件例化语句完成NoteTabs.vhdl的设计，该模块包含音符数据ROM模块Music.vhdl3.完成ToneTaba.vhdl的设计，此模块给数控分频模块提供每个音符所对应的分频预置数，即计数初值4.完成Speakera.vhdl的设计，该模块是一个初值可变的加法计数器。
蜂鸣器方案设计及分析报告
蜂鸣器方案设计及分析报告# 蜂鸣器方案设计及分析报告## 1. 引言蜂鸣器是一种常见的声响发生器，广泛应用于各种电子设备中。
该报告旨在介绍蜂鸣器的设计方案及其分析。
## 2. 蜂鸣器原理蜂鸣器是一种能够发出不同频率声音的电子元件，其工作原理基于震动振膜的声学效应。
当电流通过蜂鸣器时，振膜会产生机械振动，从而产生声音。
## 3. 蜂鸣器设计方案为了设计一个稳定可靠的蜂鸣器方案，我们需要考虑以下几个方面：### 3.1 电源供应蜂鸣器通常采用直流电源供应，常见的电压为5V。
因此，在设计中需考虑电源的稳定性和适配性。
### 3.2 控制电路为了控制蜂鸣器的声音频率和持续时间，我们需要设计一个合适的控制电路。
一种常见的设计方案是使用555定时器芯片。
该芯片能够通过调节电容和电阻的值来控制输出频率和占空比。
### 3.3 驱动电路蜂鸣器需要一个合适的驱动电路来提供足够的电流。
一种常见的设计方案是使用三极管驱动电路。
通过调节三极管的工作状态来控制电流的流动，从而驱动蜂鸣器发声。
### 3.4 声音输出为了提供更好的声音效果，可以通过添加一个音频放大器电路来增强蜂鸣器的声音输出。
音频放大器可以增加声音的音量和清晰度。
## 4. 蜂鸣器方案分析在设计和选择蜂鸣器方案时，我们需要综合考虑以下几个因素：### 4.1 成本成本是考虑蜂鸣器方案的重要因素之一。
我们需要选择经济实用的材料和器件，以确保整体成本的可控性。
### 4.2 可靠性蜂鸣器在长时间工作时需要具备良好的可靠性。
因此，选择质量可靠、寿命长的蜂鸣器元件尤为重要。
### 4.3 功耗功耗是设计中需要考虑的关键因素之一。
如果蜂鸣器方案要求长时间工作且使用电池供电，我们需要选择尽量低功耗的蜂鸣器。
### 4.4 音效音效是蜂鸣器的关键功能之一。
我们需要选择能够提供清晰、音量适宜的蜂鸣器。
在一些特殊应用场景中，还需要考虑音高的可调性。
## 5. 结论蜂鸣器是一种常见的声响发生器，广泛应用于电子设备中。
EDA课程设计
哈尔滨理工大学荣成学院EDA课程设计题目：蜂鸣器电路设计班级：自动化13-2班姓名：吴海涛学号：27一、实验目的(1) 学习并掌握蜂鸣器的原理、设计方法。
(2)了解乐谱的基本知识，可以将乐谱转换为Quartus II 文件，掌握其演奏的原理。
(3)掌握设计中各模块的功能，能够填入并演奏新的曲子。
二、实验设备与器件Quartus II 软件、实验箱三、实验原理蜂鸣器发生基本原理组成每个音调的频率值以及音长所延续的时间是连续发生声响的两个基本数据，所以只要控制输出到蜂鸣器的频率和持续的时间，就可以是蜂鸣器发出“多来咪发梭拉西多”的音调。
乐曲都是由一连串的音符组成，因此按照乐曲的乐谱依次输出这些音符所对应的频率，就可以在蜂鸣器上连续地发出各个音符的音调。
而要准确地演奏出一首乐曲，仅仅让蜂鸣器能够发声是不够的，还必须准确地控制乐曲的节奏，即每个音符的持续时间。
由此可见，一首歌曲的产生应该考虑的两个因素：音符的产生频率和音的节拍（即声音持续的时间）。
只要控制输出到扬声器的激励信号频率的高低和持续的时间，就可以使扬声器发声产生优美的歌曲。
蜂鸣器接口电路：无源蜂鸣器的工作发声原理图如下：有源蜂鸣器的工作发声原理图如下：音调、分频值及频率预置数的表格如下：四、实验步骤1、新建工程（File—New Project Wizad）2、建立新的文本3、根据实验要求编写程序4、进行引脚设置5、对程序进行编译，点开RTL Viewer得到原理图6、下载到实验箱五、实验源程序蜂鸣器顶层设计给出输入信号、输出信号：分频器模块设计：各个音调的分频系数：状态机设计：六、实验现象与结果将设计的程序下载到试验箱中之后，接通电源后，蜂鸣器在clk的作用下向蜂鸣器发送一定频率的方波,自动依次发出"多来咪发梭拉西多"的音调按下rst按键蜂鸣器又从头开始发声,与实验要求相符合，实验目的达到。
七、实验总结我觉得这次综合实验是我收获很大的一次实验，从设计程序到一步一步实现它的功能都是我亲力亲为的，当然这次试验不可能是完美无缺的。