25.无源蜂鸣器驱动设计

相对于有源蜂鸣器，无源蜂鸣器的成本更低，声音频率可控。而有源蜂鸣器因其内部

自带振荡源，只要加上适当的直流电源即可发声，程序控制较为方便。

（1）设计定义：设计一个无源蜂鸣器的驱动程序，实现7个音调的循环发声，每个音调持续0.5s，占空比为50％。

（2）Visio视图：

(2)Verilog代码：

module beep(clk,reset_n,beep);

    input clk;
    input reset_n;
    
    output reg beep;
//0.5s = 500_000_000ns = 20ns * 25_000_000;  需要一个十五位的寄存器去计数
    reg[24:0]cnt;
    reg[2:0]cnt_500ms;
//freq最大值为190840,可以用一个二十位的寄存器去计数
    reg[19:0]freq_cnt;
    reg[19:0]freq_data;
    wire[19:0]duty_data;
    
    parameter MCNT_Time = 25'd24_999_999;
    parameter Do        = 20'd190839    ;
    parameter Re        = 20'd170067    ;
    parameter Mi        = 20'd151514    ;
    parameter Fa        = 20'd143265    ;
    parameter So        = 20'd127550    ;
    parameter La        = 20'd113635    ;
    parameter Si        = 20'd101213    ;

//500ms计数器模块设计
    always@(posedge clk or negedge reset_n)
        if(!reset_n)
            cnt <= 25'd0;
        else if(cnt == MCNT_Time)
            cnt <= 25'd0;
        else 
            cnt <= cnt + 25'd1;

//cnt_500ms计数器模块设计
    always@(posedge clk or negedge reset_n)
        if(!reset_n)
            cnt_500ms <= 3'd0;
        else if((cnt_500ms == 3'd6) && (cnt == MCNT_Time))
            cnt_500ms <= 3'd0;
        else if(cnt == MCNT_Time)
            cnt_500ms <= cnt_500ms + 3'd1;
        else    
            cnt_500ms <= cnt_500ms;
            
//freq_cnt计数器模块设计
    always@(posedge clk or negedge reset_n)
        if(!reset_n)
            freq_cnt <= 20'd0;
        else if((freq_cnt == freq_data) || (cnt == MCNT_Time))
            freq_cnt <= 20'd0;
        else 
            freq_cnt <= freq_cnt + 20'd1;

//freq_data设计
    always@(posedge clk or negedge reset_n)
        if(!reset_n)
            freq_data <= Do;
        else begin
            case(cnt_500ms)
                3'd0: freq_data <= Do;
                3'd1: freq_data <= Re;
                3'd2: freq_data <= Mi;
                3'd3: freq_data <= Fa;
                3'd4: freq_data <= So;
                3'd5: freq_data <= La;
                3'd6: freq_data <= Si;
                default:freq_data <= Do;
            endcase
        end
//duty_data设计      
     assign duty_data = (freq_data >> 1);
     
//beep输出设计
    always@(posedge clk or negedge reset_n)
        if(!reset_n)
            beep <= 1'd0;
        else if(freq_cnt > duty_data)
            beep <= 1'd1;
        else 
            beep <= 1'd0;
    
endmodule

（3）仿真文件代码;

`timescale 1ns / 1ps

module beep_tb;

    reg clk;
    reg reset_n;
    
    wire beep;

    beep beep_inst(
        .clk(clk),
        .reset_n(reset_n),
        .beep(beep)
    );
    
    defparam beep_inst.MCNT_Time = 25'd24_999_9;
    defparam beep_inst.Do        = 20'd1908    ;
    defparam beep_inst.Re        = 20'd1700    ;
    defparam beep_inst.Mi        = 20'd1515    ;
    defparam beep_inst.Fa        = 20'd1432    ;
    defparam beep_inst.So        = 20'd1275    ;
    defparam beep_inst.La        = 20'd1136    ;
    defparam beep_inst.Si        = 20'd1012    ;
    
    initial clk = 1'b1;
    always #10 clk = ~clk;
    
    initial begin
        reset_n = 1'b0;
        #15;
        reset_n = 1'b1;
        #50_000_000;
        $stop;
    end


endmodule

(4)仿真波形：

（5）引脚绑定：

set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports reset_n]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports clk]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports beep]
set_property PACKAGE_PIN N15 [get_ports reset_n]
set_property PACKAGE_PIN W19 [get_ports clk]
set_property PACKAGE_PIN M17 [get_ports beep]