基于FPGA的音樂硬件演奏電路設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

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8位2進(jìn)制計數(shù)器，頻率為4hz,即為4個音符一秒時間四四拍的4分音符。notetabs計數(shù)器計數(shù)器按4hz時鐘頻率做加法計數(shù)，當(dāng)stop為高電平時停止加法運(yùn)算，而當(dāng)change可設(shè)置rom中數(shù)據(jù)的跳轉(zhuǎn)，rom通過toneindex[30]端口輸向tonetaba模塊。樂曲就演奏起來了。

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

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

圖8為notetabs仿真波形，當(dāng)clk輸入時鐘信號，toneindex[30]端從rom中讀入音符數(shù)據(jù)，當(dāng)輸入端口stop為“1”時，暫停從rom中讀入數(shù)據(jù)，stop為“0”繼續(xù)讀取音符信號，change為高低電平時，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時鐘信號，另一個clk12mhz輸入12mhz時鐘信號，系統(tǒng)將自動從music.mif中讀取音符信號，以頻率不同輸出到spkout,同時輸出到顯示端口，和高音端口，code1[30],high1.p端口可以是音符暫停輸出(高電平時)，ch端口控制歌曲間的切換。

4 硬件測試及說明

選擇實(shí)驗(yàn)電路模式1,將引腳鎖定時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)計文件。

5 結(jié)論

本次設(shè)計在EDA開發(fā)工具QuartusII平臺上，應(yīng)用語言層次化和模塊化的設(shè)計方法，通過音符編碼的設(shè)計思想，預(yù)先定制樂曲，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一個樂曲硬件演奏電路，經(jīng)過對整體進(jìn)行模塊化分析、編程、綜合、仿真及最終下載，完整實(shí)現(xiàn)簡易音樂器的播放功能。

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