PWM控制蜂鳴器FPGA源碼與教程+仿真與報(bào)告等資料

ID:240399 · 發(fā)表于 2018-4-17 16:11

fpga播放一首歌

1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
（1）理解并掌握脈寬調(diào)制(PWM )技術(shù)的控制方法及基本工作原理。
（2）學(xué)習(xí)并掌握脈寬調(diào)制(PWM )驅(qū)動蜂鳴器的實(shí)現(xiàn)方法。
2  實(shí)驗(yàn)原理
2.1  基本概念
脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。PWM 信號仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有（ON），要么完全無（OFF）。電壓或電流源是以一種通（ON）或斷（OFF）的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的差別: 這里的“源”不是指電源。而是指震蕩源。也就是說，有源蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，所以只要一通電就會叫。而無源內(nèi)部不帶震蕩源，所以如果用直流信號無法令其鳴叫。必須用 2K~5K 的方波去驅(qū)動它。  有源蜂鳴器往往比無源的貴，就是因?yàn)槔锩娑鄠€震蕩電路。  無源蜂鳴器的優(yōu)點(diǎn)是：1。便宜，2。聲音頻率可控，可以做出“多來米發(fā)索拉西(1234567)”的效果。3。在一些特例中，可以和 LED 復(fù)用一個控制口  有源蜂鳴器的優(yōu)點(diǎn)是：程序控制方便  。

開發(fā)板上的蜂鳴器是有源蜂鳴器。FPGA 輸出低電平，即可讓蜂鳴
器鳴響。

Quartus 工程 qsf 文件管腳約束命令，把以下命令拷貝到新建 quartus
工程的 qsf 文件即可完成管腳約束（注意信號名必須相同）：
set_location_assignment PIN_23 -to i_50m_clk
set_location_assignment PIN_28 -to i_rst_n
set_location_assignment PIN_187 -to o_pwm

3  實(shí)驗(yàn)步驟
3.1  綜合
（1）運(yùn)行綜合工具。
（2）打開項(xiàng)目工程，項(xiàng)目工程存放于以軟件開發(fā)工具命名的文件夾
中。
（3）編譯運(yùn)行或直接點(diǎn)擊下載，下載 FPGA 軟件到目標(biāo)板。
（4）查看軟件運(yùn)行效果
3.2  仿真
請參考視頻講解。
主要命令：
切換仿真路徑 cd  { 仿真庫路徑 } ，如： cd
{F:\Verilog_demo\M01_buzzer_pwm\sim}；
  run 100us:仿真運(yùn)行時(shí)間長度 100us ;
do wave.do：運(yùn)行波形文件;
vlog ../src/*.v:編譯 scr路徑下的所有 v文件
vsim:開始仿真命令
quit –sim：退出仿真
4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果
4.1  結(jié)果演示
4.1.1  MODELSIM  仿真演示

4.1.2  M ATLAB  數(shù)據(jù)分析
略。
4.1.3  開發(fā)板演示
略。

4.2  特別說明
      PWM 的一個優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時(shí)，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。
對噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是PWM相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候?qū)?PWM 用于通信的主要原因。從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM 可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當(dāng)?shù)?RC 或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號還原為模擬形式。
PWM既經(jīng)濟(jì)、節(jié)約空間、抗噪性能強(qiáng)，是一種值得廣大工程師在許多設(shè)計(jì)應(yīng)用中使用的有效技術(shù)。

源程序如下:

//==========================================================================
//Filename :PWM_gen.v
//modulename:PWM_gen
//Author :a fei
//Date :2012-5-16
//Function :PWM產(chǎn)生器，輸出的pwm驅(qū)動蜂鳴器
//Uesedfor :
//Taobao :
//E-mail :2352517093@qq.com
//==========================================================================
module PWM_gen(
i_fpga_clk ,
i_rst_n ,
i_pwm_with ,
o_pwm
);
input i_fpga_clk ;//50MHz
input i_rst_n ;
input [19:0] i_pwm_with ;//改變數(shù)值可控制PWM的高電平寬度
output reg o_pwm ;
//=======================================
//分頻計(jì)數(shù)器
//=======================================
reg[19:0] pwm_cnt ;
always @ (posedge i_fpga_clk or negedge i_rst_n)//時(shí)鐘沿加1
if(!i_rst_n)
pwm_cnt <= 20'b0 ;
else if( pwm_cnt==20'hfffff)
pwm_cnt <= 20'b0 ;
else
pwm_cnt <= pwm_cnt+1'b1 ;
always @ (posedge i_fpga_clk or negedge i_rst_n)
if(!i_rst_n)
o_pwm <= 1'b0 ;
else if(pwm_cnt<=i_pwm_with)
o_pwm <= 1'b1 ;
else
o_pwm <= 1'b0 ;
endmodule

復(fù)制代碼

所有資料51hei提供下載（包含完整的設(shè)計(jì)報(bào)告）:

M01_buzzer_pwm.zip (2.38 MB, 下載次數(shù): 97)

ID:388978 · 發(fā)表于 2019-1-6 20:25

很有幫助

ID:361383 · 發(fā)表于 2019-11-23 16:41

剛好學(xué)習(xí)FPGA，用處很大

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