Exemplo de Aplicação de Buzzer

Introdução

Figura 1

Buzzer é um dispositivo de áudio que pode ser mecânico, eletrônico ou piezoelétrico (Wikipedia). Entre diversas aplicações, buzzers são principalmente utilizados como beeps de teclado, por exemplo: Quando o usuário entra com um número no teclado de um sistema de alarme, o buzzer vibra para gerar um som e anunciar que a tecla foi “lida”. Existem diversos tipos de buzzers e suas diferenças não são triviais, uma das características que deve-se preocupar ao utilizar um buzzer é a presença ou não de um oscilador interno. O objetivo deste artigo é produzir um exemplo típico de aplicação de buzzer (em VHDL) e utilizá-lo como componente simples para outros projetos.

Componente utilizado: Kit Max V com buzzer de oscilador interno.

Desenvolvimento e Funcionamento

Neste projeto, apenas se desenvolveu-se um sistema composto por um botão de função reset, outro de função enable e um prescaler. Basicamente, utilizamos o prescaler para dividir o sinal de origem do kit (de 24MHz) para obter um sinal de frequência próximo de 440Hz (equivalente a nota musical “La”). Duas, importantes premissas do projeto são: O buzzer deverá produzir som quando “enable = '0'”, e a função do botão reset não deve ser visível ao usuário (a não ser que este esteja pressionando os botões de reset e enable ao mesmo tempo), pois sua única função é alterar os valores do contador e da saída para zero.

Gerando o clock de 440Hz

Figura 2 

A implementação do clock de 440HZ, foi feita da seguinte:

(sendo CLK o clock do kit e cnt uma variável contadora)

 if rising_edge(CLK) then
  cnt := cnt + 1;
 
  if cnt = FATOR then
    cnt := 0;
    CLK440 := not CLK440;
  end if;
 
 end if;

Dessa forma, atribuímos a CLK440 a frequência da nota La baseado no clock do kit.

Implementando a funcionalidade enable

Na Introdução, definimos que CLK440 só seria gerado se “ENA = '0'” (ENA = enable), portanto a implementação do enable se dá apenas uma verificação adicional do botão a que atribuímos a função de enable:

if ENA = '0' then
  if rising_edge(CLK) then
    cnt := cnt + 1;
    if cnt = FATOR then
      cnt := 0;
      CLK440 := not CLK440;
    end if;
else
  CLK440 := '0';
end if;

Observe que quando CLK440 é zero não há som.

Implementado a funcionalidade de reset

Agora, apenas acrescenta-se outra verificação para implementar a funcionalidade de reset:

if RST = '0' then 
  CLK440 := '0';
  cnt := 0;
 
elsif ENA = '0' then
  --gera La-- 
else 
  CLK440 := '0';
end if;

Circuito de Saída

A frequência da saída CLK440, define como será o som emitido pelo buzzer, lembrando que enable deve estar ativo e reset não ativo para CLK440 ser diferente de zero. 

Para finalizar a implementação do VHDL, deve-se levar o valor de CLK440 a saída buzzer:

BUZR <= CLK440;

A pinagem do projeto possui apenas dois botões e um buzzer de saída, para o kit MAX V do projeto FPGA para Todos os pinos selecionados foram os seguintes (baseado na posição do jumper):

Figura 3

Perceba que deve-se colocar o jumper entre os pinos 06 e BUZ (como mostrado na Figura 1) para receber o sinal de saída.

Conclusão

Este artigo foi produzido com o intuito de demonstrar um exemplo de uso do buzzer do kit de CPLD MAXV do Projeto FPGA Para Todos. O componente utilizado ocupa 6% do espaço disponível no MAXV (36 elementos lógicos) e trata-se apenas de um contador digital cujo conceito pode ser aplicável em outras situações. Pela imagem disponível no início deste artigo, é possível perceber um jumper no pino 06 (sublinhado em vermelho), onde é possível fazer a análise do sinal em um circuito externo. Vale ressaltar que, para este teste, utilizamos um buzzer que já possui oscilador interno e por isso se pusermos o sinal em VCC, este gerará ruído. Porém, o componente desenvolvido neste projeto apenas simula uma onda de 440Hz portanto, funcionaria em outro buzzer sem oscilado interno.

Arquivo do projeto para Download 

Projeto para o kit de CPLD MAXV

Arquivo de Gravação

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