硬件課程設(shè)計(jì)-基于fpga的mp3音樂播放器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-21 18:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 高音4低音5中音5高音5低音6440中音6880高音61760低音7中音7高音7 22個(gè)不同的音符就有22種不同的頻率，這些頻率可以由一個(gè)基準(zhǔn)頻率進(jìn)行分頻得到。只要找到一個(gè)合適的基準(zhǔn)頻率，計(jì)算得出每個(gè)音符的分頻數(shù)，就可以對(duì)基準(zhǔn)頻率進(jìn)行分頻，得到不同的音符頻率。由于各個(gè)音符頻率大多數(shù)為非整數(shù)，所以計(jì)算得到的分頻系數(shù)也大多是非整數(shù)。我們采用四舍五入的方法，可以獲得為整數(shù)的分頻數(shù)。 如何選擇基準(zhǔn)頻率很關(guān)鍵。若基準(zhǔn)頻率比較小，用他除以音符頻率得到的分頻系數(shù)也就比較小，這樣的話進(jìn)行四舍五入后誤差相對(duì)而言會(huì)比較大。若基準(zhǔn)頻率偏大，分頻系數(shù)也就偏大，這會(huì)增加系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。綜合考慮分頻系數(shù)的準(zhǔn)確性和大小，查閱相關(guān)資料可知，基準(zhǔn)頻率為750 khz是比較合適的。 我們使用的BASYS2開發(fā)板自帶50 mhz的時(shí)鐘頻率，對(duì)50mhz的時(shí)鐘頻率進(jìn)行分頻可得到750 khz的頻率信號(hào)。由于得到的750 khz的頻率信號(hào)是脈寬極窄的尖脈沖信號(hào)，為了提高揚(yáng)聲器有足夠的功率發(fā)音，我們對(duì)尖脈沖信號(hào)再進(jìn)行二分頻，得到對(duì)稱方波后再輸出。因此，在表32中，就是以375 khz為基準(zhǔn)頻率計(jì)算了各個(gè)音符的分頻數(shù)和分頻預(yù)置數(shù)。 音符的持續(xù)時(shí)間是由樂曲的速度及每個(gè)音符的節(jié)拍數(shù)來確定。想要控制音符的持續(xù)時(shí)間，就要知道樂曲的速度和每個(gè)音符的節(jié)拍數(shù)。現(xiàn)在一般樂曲中，最小的節(jié)拍為1/4拍。若定義1拍的持續(xù)時(shí)間為1秒，那么1/4拍的持續(xù)時(shí)間就為1/4秒。其他的節(jié)拍數(shù)位1/4拍得整數(shù)倍。若將樂曲中每個(gè)音符的持續(xù)節(jié)拍數(shù)寫進(jìn)程序，我們再定義一個(gè)4hz的時(shí)鐘頻率，每當(dāng)時(shí)鐘上升沿來臨時(shí)就輸出1/4拍音符，若是其他1/4拍整數(shù)倍的音符就連續(xù)輸出整數(shù)倍的次數(shù)。這樣，音符的發(fā)音持續(xù)時(shí)間久得到了控制。表32 各個(gè)音符的頻率及其對(duì)應(yīng)的分頻系數(shù)（基準(zhǔn)頻率375KHz）音符名頻 率(Hz)分頻系數(shù)計(jì)數(shù)初值音符名頻 率(Hz)分頻系數(shù)計(jì)數(shù)初值休止符37500002047中音45371510低音11435513中音54781569低音21277770中音68804261621低音31138909中音73801667低音410221025高音13581689低音59571090高音23271720低音64408521195高音32841763低音77591288高音42681799中音17171330高音52391808中音26381409高音617602131834中音35711476高音71901857 根據(jù)一定的規(guī)則將樂譜的音符轉(zhuǎn)換為代碼預(yù)置在程序中，利用一個(gè)樂譜碼計(jì)數(shù)器做標(biāo)注，每1/4拍計(jì)數(shù)一次，若一個(gè)音符占有多個(gè)1/4拍，就連續(xù)多次計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器指向當(dāng)前的音符，當(dāng)4hz時(shí)鐘頻率的上升沿來臨時(shí)，計(jì)數(shù)器就加1，指向下一個(gè)1/4拍音符。音符轉(zhuǎn)為為代碼按照如下規(guī)則：休止符轉(zhuǎn)換為代碼0，低音1低音7轉(zhuǎn)換為代碼17，中音1中音7轉(zhuǎn)換為代碼814，高音1高音7轉(zhuǎn)換為1521。 FPGA中沒有控制頻率峰值大小的功能，因此音量控制電路需要外接一個(gè)電路來完成。音量控制電路可以是一個(gè)集成運(yùn)放電路。從本質(zhì)上來看，集成運(yùn)放是一種高性能的多級(jí)直接耦合放大電路。盡管集成運(yùn)放的品種繁多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)各不相同，但是他們的組成原則基本一致。組成主要包括差分輸入級(jí)、中間放大級(jí)、偏置電路和輸出級(jí)四個(gè)部分。差分輸入級(jí)使運(yùn)放具有盡可能高的輸入電阻及共模抑制比；中間放大級(jí)由多級(jí)直接耦合放大器組成，以獲得足夠高的電壓增益；輸出級(jí)可使運(yùn)放具有一定幅度的輸出電壓、輸出電流和盡可能小的輸出電阻。在輸出過載時(shí)有自動(dòng)保護(hù)作用以免損壞集成塊；偏置電路為各級(jí)電路提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，一般采用恒流源電路為各級(jí)提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。 本次采用的電路原理圖如圖31所示，使用的芯片是NE5532。這是一個(gè)同相放大器。同相放大器具有輸入阻抗非常高，輸出阻抗很低的特點(diǎn)，廣泛用于前置放大級(jí)。該電路的缺點(diǎn)是易受干擾和精度低，所以使用的時(shí)候輸出波形容易失真。這個(gè)電路的放大倍數(shù)為AV=1+R2/R1 通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2可以改變放大倍數(shù)。將從FPGA輸出的聲音信號(hào)接到Vin，在從Vout輸出，Vout=AVVin，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變AV，就達(dá)到了調(diào)節(jié)音量的目的。 圖31 集成運(yùn)放電路 整個(gè)系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)預(yù)置樂譜的播放，按照功能進(jìn)行細(xì)分，又可以把系統(tǒng)分為以下五個(gè)模塊：時(shí)鐘分頻模塊、樂譜發(fā)生模塊、樂譜碼查表模塊、數(shù)控分頻模塊和音量調(diào)節(jié)模塊。 時(shí)鐘分頻模塊：在樂譜發(fā)生模塊和數(shù)控分頻模塊分別用到了4 hz和750 khz的時(shí)鐘頻率。BASYS2開發(fā)板內(nèi)部時(shí)鐘為50 mhz，因此我們需要一個(gè)時(shí)鐘分頻模塊對(duì)開發(fā)板的內(nèi)部時(shí)鐘進(jìn)行分頻，經(jīng)過分頻后得到4 hz和750 khz的時(shí)鐘頻率，再分別送到樂譜發(fā)生模塊和數(shù)控分頻模塊。他的輸入為50 mhz時(shí)鐘頻率和reset信號(hào)，輸出為4 hz和750 khz的時(shí)鐘頻率。 樂譜碼發(fā)生模塊：主要完成樂譜發(fā)生器的功能。該模塊內(nèi)存放了樂曲中的音符數(shù)據(jù)，通過一個(gè)4 hz時(shí)鐘頻率將音符數(shù)據(jù)一個(gè)一個(gè)地輸出到下一個(gè)模塊，即樂譜碼查表模塊。他的輸入為4 hz的時(shí)鐘頻率，輸出為樂譜碼。 樂
試題試卷相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1