【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 o u n t 4 [ 3 . . 0 ]A d d 04 39。 h 1 A d d 11 1 39。 h 0 0 1 C o u n t 1 1 ~[ 1 0 . . 0 ]L e s s T h a n 04 39。 h B 12 相應(yīng)音符頻率的兩倍值。此時(shí)從數(shù)控分頻器中出來的輸出信號(hào)是脈寬極窄的脈沖式信號(hào)，為了有利于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，需另加一個(gè) D 觸發(fā)器以均衡其占空比 ，這時(shí)的頻率就變?yōu)樵瓉淼?1/2，剛好就是相應(yīng)音符的頻率。數(shù)控分頻模塊中對(duì) Clk 輸入信號(hào)的分頻比由 11 位預(yù)置數(shù) tone[10..0]決定。 Fout 的輸出頻率將決定每一個(gè)音符的音調(diào)，這樣，分頻計(jì)數(shù)器的預(yù)置值 tone[10..0]與 Fout 的輸出頻率就有了對(duì)應(yīng)關(guān)系。例如在分頻預(yù)置數(shù)模塊中若取 tone[10..0]=1036，將發(fā)出音符為“3” 音的信號(hào)頻率。 WIDTH = 4 。樂曲演奏數(shù)據(jù) DEPTH = 256 。 Address_radix = dec。 Data_radix = dec。 CONTENT BEGIN 3 3 3 3 5 5 5 6 8 8 8 9 6 8 5 5 12 12 12 15 13 12 10 12 9 9 9 9 9 9 9 0 9 9 9 10 7 7 6 6 5 5 5 6 8 8 9 9 3 3 8 8 6 5 6 8 5 5 5 5 5 5 5 5 10 10 10 12 7 7 9 9 6 8 5 5 5 5 5 5 3 5 03 3 5 6 7 9 6 6 6 6 6 6 5 6 8 8 8 9 12 12 12 10 9 9 10 9 8 8 6 5 3 3 3 3 8 8 8 8 13 6 8 6 5 3 5 6 8 5 5 5 5 5 5 5 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 1 3 5 1 7 3 5 0 5 0 6 7 1 6 6 5 5 0 0 3 2 1 1 1 3 2 1 1 1 2 3 2 1 1 6 2 3 2 1 6 2 3 2 0 0 0 5 2 6 7 1 2 1 0 0 3 5 3 2 1 5 7 0 0 6 7 1 1 1 2 3 2 0 0 0 5 1 3 5 1 7 3 5 5 6 7 1 6 6 5 5 0 3 2 1 1 1 3 2 1 1 1 2 3 0 2 6 7 1 2 其中 WIDTH=4，表示數(shù)據(jù)輸出為寬為 4； DEPTH=256，表示共有 256 個(gè) 4位數(shù)據(jù)點(diǎn) 。ADDRESSRADIX=DEC，表示地址信號(hào)用十進(jìn)制； DATARADIX=DEC，表示輸出數(shù)據(jù)是十進(jìn)制數(shù)。 形成 ROM 中的配置數(shù)據(jù)（初始化數(shù)據(jù)）文件的方法如下：在 QUARTUS||中編輯 .mif 文件。首先在 File 菜單下的 New 菜單上選擇 Text Editor File 命令，進(jìn)入文本編輯器，然后輸入以上格式的數(shù)據(jù)文件。文件中的關(guān)鍵詞 WIDTH 設(shè)置ROM 的數(shù)據(jù)寬度； DEPTH 設(shè)置 ROM 數(shù)據(jù)的深度，即 4位數(shù)據(jù)的數(shù)量，文件中設(shè)置的 256 等效于 8 位地址線寬度； ADDRESSRADIX=DEC 和 DATARADIX=DEC 表示設(shè)置地址和數(shù)據(jù)的表達(dá)式格式都是十進(jìn)制；地址 /數(shù)據(jù)表以 CONTENT BEGIN 開始，以 END 結(jié)束；其中的地址 /數(shù)據(jù)表達(dá)方式是冒號(hào)左邊寫 ROM 地址值，冒號(hào)右邊寫對(duì)應(yīng)此地址放置的十進(jìn)制數(shù)據(jù)，如 46： 9，表示 46 為地址， 9 為該地址中的數(shù)據(jù)。這樣每讀到一個(gè)地 址，即可輸出其相應(yīng)的數(shù)據(jù)。文件編輯好后，保存時(shí)取文件名14 為 “” ，存盤的路徑為 “g: \music \ singer” 。 ROM 文件 ： (1) 進(jìn)入 QUARTUS||，選菜單 TOOLmegawizard plugin manager，選擇“creat a new?” ，然后按 “next” 鍵，選擇 LPMROM；最后在 browse 下的欄中鍵入路徑與輸出文件名 ,注意后綴 vhd 小寫。 (2) 單擊 “next” 鍵，選擇 ROM 數(shù)據(jù)位寬度為 4，地址線 寬為 256，即設(shè)置此 ROM 能存儲(chǔ) 4位二進(jìn)制數(shù)據(jù)共 256 個(gè)。 (3) 通過 “browse” 鈕，找到 ROM 中的加載文件路徑和文件名：注意 ROM元件的 inclock 是地址鎖存時(shí)鐘。 (4) 打開已定制的 ROM 文件 ,將它設(shè)置為工程，并確定目標(biāo)器件，進(jìn)行測(cè)試仿真波形 , 按照定制步驟對(duì)音符數(shù)據(jù)文件進(jìn)行 ROM 定制。 15 第三章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 NoteTabs 音樂節(jié)拍和音調(diào)發(fā)生器模塊的仿真 將所編寫的音樂節(jié)拍和音調(diào)模塊 NoteTabs 的程序設(shè)為工程，選用 Altera公司的 Cyclone 系列中的 EPIC12Q240C8 為目標(biāo)芯片進(jìn)行仿真。 仿真結(jié)果如下圖： 圖 12 音樂節(jié)拍和音調(diào)模塊 NoteTabs 波形仿真 ToneTaba 分頻預(yù)置數(shù)查表模塊的仿真 波形仿真 將所編寫的分頻預(yù)置數(shù)查表模塊 ToneTaba 的程序設(shè)為工程，選用 Altera公司的 Cyclone 系列中的 EPIC12Q240C8 為目標(biāo)芯片進(jìn)行仿真。 仿真結(jié)果如下圖： 16 圖 13 分頻預(yù)置數(shù)查表模塊 ToneTaba 波形仿真 模塊功能分析與調(diào)試 ToneTaba 分頻預(yù)置數(shù) 模塊的功能是輸出各個(gè)音符所對(duì)應(yīng)的分頻預(yù)置數(shù)，由上面的仿真波形圖可看到若當(dāng) index 是 “0000” ， tone 輸出為 2047，即休止符的分頻預(yù)置數(shù)；當(dāng) index 是 “0101” 時(shí) ， tone 輸出為 1197 即低音 5的分頻預(yù)置數(shù)；當(dāng) index 是 “1111” 時(shí)， tone 輸出為 1728 即高音 1 的分頻預(yù)置數(shù)等等其它狀態(tài)時(shí)， tone 分別輸出相應(yīng)音符的分頻預(yù)置數(shù)，仿真波形圖證明了程序?qū)崿F(xiàn)了模塊的功能 。 Speakera 音樂符數(shù)控分頻模塊的仿真 將所編寫的音樂符數(shù)控分頻模塊 Speakera 的程序設(shè)為工 程，選用 Altera公司的 Cyclone 系列中的 EPIC12Q240C8 為目標(biāo)芯片進(jìn)行仿真。 仿真結(jié)果如下圖： 17 圖 14 Speakera 音樂符數(shù)控分頻模塊 波形 仿真 模塊功能分析與調(diào)試 Speakera 音樂符數(shù)控分頻此模塊的功能是根據(jù)初始值 Tone 的值，對(duì)輸入時(shí)鐘信號(hào) Clk 的頻率進(jìn)行分頻，得到想要的音符的發(fā)聲頻率 其時(shí)鐘（ Clk）端輸入的是在十六進(jìn)制模塊里對(duì) 12MHz 的信號(hào)進(jìn)行 16 分頻得到的 750KHz， 750KHz 的信號(hào)根據(jù)分頻預(yù)置數(shù)模塊中所提供的計(jì)數(shù)初值，分別得出相應(yīng)音符頻率的兩倍值。此 時(shí)從數(shù)控分頻器中出來的輸出信號(hào)是脈寬極窄的脈沖式信號(hào)，為了有利于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，需另加一個(gè) D觸發(fā)器以均衡其占空比，這時(shí)的頻率就變?yōu)樵瓉淼?1/2，剛好就是相應(yīng)音符的頻率。 在 clk端輸入一具有較高頻率的信號(hào)（這里是 12MHz）的信號(hào)，通過分頻后由 cout輸出。這里是對(duì) 12MHz的信號(hào)進(jìn)行 16 分頻得到 750KHz的信號(hào)。 750KHz 的時(shí)鐘脈沖信號(hào)是給數(shù)控分頻模塊提供時(shí)鐘信號(hào)。 數(shù)控分頻模塊中對(duì) Clk 輸入信號(hào)的分頻比由 11 位預(yù)置數(shù) tone[10..0]決定。 spkout 的輸出頻率將決定每一個(gè)音符的音調(diào)，這樣，分頻計(jì)數(shù)器的 預(yù)置 tone[10..0]與 Fout的輸出頻率就有了對(duì)應(yīng)關(guān)系。 若在分頻預(yù)置數(shù)模塊中若取 tone[10..0]=1036，將發(fā)出音符為 “3” 音的信號(hào)頻率。 在這個(gè)仿真波形圖中， Tone 的值可設(shè)為 6c0（即高音 1 的分頻預(yù)置數(shù)18 1728）， Clk 的頻率為 750KHz， spkout 輸出的脈沖信號(hào)的周期為 （即），接近高音 1的發(fā)聲頻率。由表中可知高音 1 的分頻系數(shù)為 319，即對(duì)輸入時(shí)鐘 Clk 進(jìn)行 319 次分頻就可得高音 1的發(fā)聲頻率，因此這個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)了模塊的功能。 擴(kuò)大此音樂 硬件演奏電路的通用性 前面所設(shè)計(jì)的電路只能演奏 “ 梁祝 ” 曲子，但是在實(shí)際應(yīng)用中 ,若能將電路實(shí)用于各種曲子的演奏，它的實(shí)用性和應(yīng)用范圍就會(huì)擴(kuò)大許多。這里主要通過修改分頻預(yù)置數(shù)模塊的程序，使其實(shí)用于各種曲子的演奏。另外要使更改樂曲方便，主要通過重新設(shè)置音符數(shù)據(jù)文件，再對(duì)其進(jìn)行 LPMROM 定制。 在前面的 VHDL 設(shè)計(jì)中，我們只能通過程序輸出 “ 梁祝 ” 曲子中的 13個(gè)音符的分頻預(yù)置數(shù)（即計(jì)數(shù)初值），但是在其它的樂曲中可能會(huì)用到另外的那些音符，因此對(duì)程序進(jìn)行修改完善它的功能，使其能輸出另外那些音符的分頻預(yù)置數(shù)。把修改的程 序代替原來此模塊的程序連入頂層文件后，要使所設(shè)計(jì)的音樂硬件演奏電路可隨意更改曲子，只要修改音符數(shù)據(jù)文件，在那些連續(xù)的地址上存儲(chǔ)曲子中相應(yīng)的音符，再對(duì)音符數(shù)據(jù)文件進(jìn)行 ROM 定制，最后連接到整個(gè)電路中即可實(shí)現(xiàn)。 程序修改如下： Library ieee。 Use 。 Entity toaba is Port( index : in std_logic_vector(4 downto 0)。5 位預(yù)制數(shù)查表碼