【正文】 高音5低音6440中音6880高音61760低音7中音7高音7由樂理知識可知，對電子琴聲音的操作即對音樂頻率以及音樂持續(xù)時間的操作。整體采用一個基準(zhǔn)頻率，基準(zhǔn)頻率經(jīng)各個分頻器產(chǎn)生的頻率不應(yīng)與簡譜中各個音調(diào)的頻率差別太大，基頻太低則誤差太大，基頻太高則分頻器過于復(fù)雜，因此因綜合各方面考慮。由于簡譜中最高音不超過2k,取所有音的最小公倍數(shù)便可。但人耳的精度，故只要保證各音名的相對頻率不變即可。由可得各個音色的分頻系數(shù)。采用N位的分頻器的話，則初始化時計數(shù)器的值應(yīng)為：本實驗采用12M時鐘頻率，預(yù)先進(jìn)過16分頻，為減少偶次諧波，展寬脈沖，在揚聲器之前要進(jìn)過一個2分頻電路，故可得下表：音名初始值音名初始值音名初始值低音1612中音11342高音11689低音2770中音21409高音21728低音3909中音31478高音31763低音4973中音41510高音41779低音51090中音51569高音51808低音61195中音61621高音61834低音71288中音71667高音71857注：對于音樂中的休止符，其分頻系數(shù)設(shè)為0，初始值設(shè)為2^N1即可（此處為2047）。該演奏電路演奏的樂曲是“梁?！逼危渥钚〉墓?jié)拍為1拍。在音樂中，時間被分成均等的基本單位，每個單位叫做一個“拍子”或 稱一拍。拍子的時值是以音符的時值來表示的，一拍的時值可以是四分音符（即以四分音符為一拍），也可以是二分音符（以二分音符為一拍）或八分音符（以八分音符為一拍）。故設(shè)置一個4Hz的時鐘，即最小節(jié)拍。并經(jīng)一個二進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，將計數(shù)器的值作為ROM的地址進(jìn)行尋址，這樣便可以讀出儲存在ROM中的樂譜了?！傲鹤！耙綦A　　　　　　　　　　　　　　　 Rom模塊5 電子琴硬件演奏電路的層次化設(shè)計方案根據(jù)層次化的設(shè)計思路，可把樂曲硬件演奏電路分為3塊，自動演奏模塊，手動播放控制模塊，數(shù)控分頻模塊。此模塊實際為一個查表模塊，對于不同的按鍵輸入，從表中讀取相應(yīng)的分頻值及計數(shù)器初始化值，由節(jié)拍發(fā)生器決定其停留時間，改變節(jié)拍可改變演奏音符延時長短，將其輸出給數(shù)控分頻器，即可得到相應(yīng)的聲音。其VHDL程序見附錄2仿真波形： 按鍵波形 AUTO鍵按下波形此模塊有4個控制輸入信號。Auto鍵，手動/自動模式切換按鍵。Back，倒退播放按鍵。Song，歌曲選擇按鍵。Pause，暫停按鍵，與控制播放速度的d1,d0連接，通過一與門接入此模塊，當(dāng)d1,d0為11時，pause輸入為1，此時此模塊無輸入脈沖（DVF模塊阻止了脈沖），若不加處理，此時將一直輸出暫停之前的一個音符，所以利用pause信號，當(dāng)暫停時，輸出休止符。此模塊的程序分為三部分：第一部分為內(nèi)部rom的連接，利用MigaWizard Plugin Manager生成ROM的軟核嵌入到此模塊中，counter與rom的地址線相連接，rom的輸入端與器件的tone管腳相連接，便可在tone上獲取rom的信息。第二部分為地址控制部分，但接收到脈沖上升沿時，根據(jù)外部輸入（auto和back），決定rom的首地址（counter的初值）和counter的變化方式（遞增或遞減或暫停）以及切換歌曲時的地址切換。第三部分為decoder譯碼部分，從rom中取得數(shù)據(jù)后需要經(jīng)過譯碼成為分頻器的初始值后作為下一級的輸入信號。該模塊將利用FPGA的片內(nèi)ROM存放樂曲簡譜真值表，有一個二進(jìn)制計數(shù)器為樂曲數(shù)據(jù)存儲器ROM的地址發(fā)生器。其VHDL程序見附錄2仿真波形： 存儲調(diào)用音符譯碼電路即音調(diào)發(fā)生器實際上是一個查表電路，放置21個音樂簡譜對應(yīng)的頻率表。手動播放控制是由一個2位預(yù)置數(shù)的分頻模塊和一個D觸發(fā)器的組合，起到控制播放速度的作用，當(dāng)d=”11”時，無分頻信號輸出，起到暫停的作用。由于正常播放音樂時頻率為4hz，所以此模塊的輸入時鐘為32hz。其VHDL源程序見附錄2。仿真波形：　　　　　　　　　　　　　　　　　　 播放控制這是一個可預(yù)置數(shù)的分頻器，其預(yù)置數(shù)決定了其發(fā)音的音調(diào)。其分頻進(jìn)過三個步驟，第一步根據(jù)預(yù)置數(shù)進(jìn)行分頻，產(chǎn)生PreClk信號，第二步，根據(jù)PreCLK信號，進(jìn)行16分頻，產(chǎn)生FULLSPKS信號。第三步，對FULLSPKS信號2分頻拓展脈寬，形成最終的音頻信號（262Hz~1976Hz共21個音符）。　其頂層設(shè)計的VHDL程序見附錄2。仿真波形： 分頻波形此模塊由VHDL設(shè)計和芯片CD4511組合驅(qū)動數(shù)碼管顯示音階、音名。為實現(xiàn)動態(tài)顯示，就必須給予一個足夠高的時鐘節(jié)拍，輪流選通數(shù)碼管，讓不同的數(shù)碼管在不同的時間片段內(nèi)分別亮起，在選通某一個數(shù)碼管時，要輸出相應(yīng)的碼字。其頂層設(shè)計的VHDL程序見附錄2。仿真波形： 數(shù)碼管譯碼 　　　　　　　　　　　　　　　 數(shù)碼管選通本模塊主要是提高數(shù)控分頻出的音調(diào)頻率的功率，然后驅(qū)動后面的喇叭發(fā)出音樂。其頂層設(shè)計的VHDL程序見附錄2仿真波形：結(jié)論這一周的課程設(shè)計，加強了我獨立編程和解決問題的能力，讓我自己對所學(xué)的知識更加的鞏固了，運用自己EDA所學(xué)到的知識和同學(xué)們一起探討在quarters中VHDL編程功能過程，在此期間與同學(xué)討論設(shè)計方法和方案，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)。同時培養(yǎng)了自己的思考問題能力，遇到個別的難點去咨詢老師。經(jīng)過自己的努力終于把樂曲硬件演奏電路參透清楚，讓我感到通過自己努力所到的知識是如此寶貴。通過這次的設(shè)計，綜合運用本專業(yè)所學(xué)課程的VHDL語言和仿真軟件設(shè)計出各種模塊電路，鞏固與擴充了EDA課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握了電子琴的組成模塊，各模塊的作用，及編程中錯誤處理工作過程。經(jīng)過查閱各種資料，對上課所學(xué)的知識，有了一個更好的形象的理解。通過課程設(shè)計，我才真正領(lǐng)略到quaters仿真軟件功能強大，通過仿真節(jié)省了大量硬件軟件資源。我想說，設(shè)計確實有些辛苦，但苦中有樂。孟老師和包老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，老師認(rèn)真工作態(tài)度帶動了同學(xué)們的積極性，幫助我能夠很順利完成了這次課程設(shè)計。致謝課程設(shè)計的過程中，老師多次幫助我分析思路，開闊視角，在我們困惑不解時，及時的幫我們處理問題，使我們能堅持不懈努力到最后。在此，謹(jǐn)向孟祥斌、包妍老師致以真摯的謝意和崇高的敬意。EDA課程設(shè)計中，我遇到了一群熱心的好同學(xué)，我們互相幫助，共同進(jìn)步，相互探討。在學(xué)習(xí)和進(jìn)步的過程中，難免會遇到各種突如其來的問題，我會向老師咨詢探討，老師也毫不保留的全數(shù)教予給我們，真正做到了老師的“傳道，授業(yè)，解惑”。真的很感謝孟祥斌、包妍老師為我們的付出與奉獻(xiàn)，才能使我的設(shè)計能順利進(jìn)行。在老師的指導(dǎo)下，我在各方面的能力都有所提高，老師以嚴(yán)謹(jǐn)求實，一絲不茍的教學(xué)態(tài)度和勤勉的工作態(tài)度，深深的感染到我，給了我巨大的啟迪，鼓舞，成為我人生路上學(xué)習(xí)的榜樣，使我的知識層次又有所提高。通過本次課程設(shè)計，不僅提高了我獨立思考解決問題的能力，而且培養(yǎng)了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度，由于缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中難免有不足的地方，希望老師多加指教。參考文獻(xiàn)[1] 譚會生. EDA技術(shù)綜合應(yīng)用實例與分析. [2] 潘松. 王國棟．VHDL實用教程［M］．四川：電子科學(xué)大學(xué)出版社. 2001[3] 江國強. EDA技術(shù)