勇敢的芯伴你玩转Altera FPGA连载48：PWM蜂鸣器驱动之功能概述

rousong1989

勇敢的芯伴你玩转Altera FPGA连载48：PWM蜂鸣器驱动之功能概述

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蜂鸣器是一种最简单的发声元器件，它的应用也非常广泛，大都是作为报警或发声提醒装置。比如我们家里的电脑在刚开启时，通常主板上会发出一声较短的尖锐的“滴……”的鸣叫声，提示用户主板自检通过，可以正常进行后面的启动；而如果是1长1短或1长2短的鸣叫声，则表示可能发生了电脑内存或显卡故障；当然还可以有其他不同的鸣叫声提示其他的故障，总而言之，可别小看了这颗区区几毛钱的小家伙，关键时刻还挺有用的。可以毫不夸张的说，蜂鸣器也算是一种人机交互的手段。

PWM（Pulse Width Modulation），即脉冲宽度调制，如图7.1所示，PWM的输出只有高电平1和低电平0。PWM不停的重复输出周期为T，其中高电平1时间为t的脉冲，t/T是它的占空比，1/T是它的频率。

图7.1 PWM信号

如图7.2所示，这是SP6板上蜂鸣器的电路原理图，BEEP网络连接到FPGA的IO上，当BEEP = 1时，三极管Q1的BE导通，则CE也导通，那么U4的2端直接接地，因此在它两端有5V的电压，那么蜂鸣器就发声了。同理，BEEP =0时，Q1截止，U4的2端相当于开路，则蜂鸣器不会发出声音。

图7.2 蜂鸣器电路

如图7.3所示，基于蜂鸣器在FPGA的IO输出1就发声、0则不发声的原理，我们给IO口一个占空比为50%的PWM的信号，让蜂鸣器间歇性的发声鸣叫。如果它的频率高则发声就显得相对尖锐急促一些，如果它的发声频率低则发声就显得低沉平缓一些。

图7.3 蜂鸣器与PWM发声映射

在我们给出的实例代码中，我们期望产生一个输出频率为25Hz（40ms）、占空比为50%的PWM信号去驱动蜂鸣器的发声。因此，我们使用系统时钟25MHz（40ns）进行计数，每计数1,000,000次，这个计数器就清零重新计算。因为这个计数器是2进制的，要能够表达0-999999的任意一个计数值，那么这个2进制计数器至少必须是20位的。此外，为了得到输出的PWM占空比为50%，那么我们只要判断计数值小于最大计数值的一半即500000时，输出高电平1，反之输出低电平0。