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基于FPGA的音樂(lè)硬件演奏電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（一）

3 系統(tǒng)的方案實(shí)現(xiàn)

3.1 各模塊仿真及描述

notetabs作為音符rom的地址發(fā)生器，此模塊中設(shè)置了一個(gè)8位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器，頻率為4hz,即為4個(gè)音符一秒時(shí)間四四拍的4分音符。notetabs計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器按4hz時(shí)鐘頻率做加法計(jì)數(shù)，當(dāng)stop為高電平時(shí)停止加法運(yùn)算，而當(dāng)change可設(shè)置rom中數(shù)據(jù)的跳轉(zhuǎn)，rom通過(guò)toneindex[30]端口輸向tonetaba模塊。樂(lè)曲就演奏起來(lái)了。

由圖6 sperkera仿真波形可以看出，當(dāng)clk輸入時(shí)鐘頻率為12mhz時(shí)，輸出端信號(hào)clk輸出的頻率，隨tong信號(hào)的不同，輸出不同頻率的聲音信號(hào)。

由圖7tonetaba信號(hào)的仿真波形，可以看出，當(dāng)輸入信號(hào)index[30]輸入不同信號(hào)值，code輸出端輸出音符的顯示，high為音符高位信號(hào)，tone大于7時(shí)high為高電平。

圖8為notetabs仿真波形，當(dāng)clk輸入時(shí)鐘信號(hào)，toneindex[30]端從rom中讀入音符數(shù)據(jù)，當(dāng)輸入端口stop為“1”時(shí)，暫停從rom中讀入數(shù)據(jù)，stop為“0”繼續(xù)讀取音符信號(hào)，change為高低電平時(shí)，模塊分別讀取rom不同位置的數(shù)據(jù)。

3.2 頂層電路仿真及描述

clk8hz端輸入8hz時(shí)鐘信號(hào)，另一個(gè)clk12mhz輸入12mhz時(shí)鐘信號(hào)，系統(tǒng)將自動(dòng)從music.mif中讀取音符信號(hào)，以頻率不同輸出到spkout,同時(shí)輸出到顯示端口，和高音端口，code1[30],high1.p端口可以是音符暫停輸出（高電平時(shí)），ch端口控制歌曲間的切換。

4 硬件測(cè)試及說(shuō)明

選擇實(shí)驗(yàn)電路模式1,將引腳鎖定時(shí)clk12mhz于clock9連接，短路帽clock接12mhz.clk8hz與clock2連接。發(fā)音輸出spkout接speaker.簡(jiǎn)譜碼輸出code1由數(shù)碼管5顯示，high高8度指示由發(fā)光管d5指示，p與按鍵d16連接，ch與的15連接。最后向目標(biāo)芯片下載適配后的sof邏輯設(shè)計(jì)文件。

5 結(jié)論

本次設(shè)計(jì)在EDA開(kāi)發(fā)工具QuartusII平臺(tái)上，應(yīng)用語(yǔ)言層次化和模塊化的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)音符編碼的設(shè)計(jì)思想，預(yù)先定制樂(lè)曲，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)樂(lè)曲硬件演奏電路，經(jīng)過(guò)對(duì)整體進(jìn)行模塊化分析、編程、綜合、仿真及最終下載，完整實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易音樂(lè)器的播放功能。

通過(guò)學(xué)生自己手動(dòng)完成簡(jiǎn)單的數(shù)字器件的設(shè)計(jì)，在加強(qiáng)以傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)的工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練的同時(shí)，使學(xué)生能夠更快地掌握現(xiàn)代電子電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化的新方法和新手段，提高了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的興趣。