【正文】 的發(fā)音頻率信號。它是由一個初值可變的加法計數(shù)器構(gòu)成。4） 音符數(shù)據(jù)地址發(fā)生器模塊NOTETABA的仿真波形如（)所示： NOTETABA的仿真波形圖5） 波形分析： 模塊的功能是輸出各個音符所對應的分頻預置數(shù)，即當index是“00000”，tone輸出為2047，即休止符的分頻預置數(shù)；當index是“00101”時， tone輸出為1197即低音5的分頻預置數(shù)；當index是“01010”時， tone輸出為1542即高音1的分頻預置數(shù)等等其它狀態(tài)時，tone分別輸出相應音符的12分頻預置數(shù),仿真波形圖證明了程序?qū)崿F(xiàn)了模塊的功能。輸向附錄四的程序中index[4..0]的值又由地址發(fā)生器模塊的輸出toneindex[4..0]的輸出值和持續(xù)時間決定。在這個模塊的VHDL邏輯描述中設(shè)置了四四拍樂曲中全部音符所對應的分頻預置數(shù)，共22個，每一音符的停留時間由音樂節(jié)拍和地址發(fā)生器模塊的時鐘（Clk）的輸入頻率決定，在此為4Hz。4） 音符數(shù)據(jù)地址發(fā)生器模塊NOTETABS的仿真波形如（)所示: NOTETABS的仿真波形圖 預置數(shù)查表電路模塊TONETABA1）功能：音樂預置數(shù)查表電路電路模塊是樂曲簡譜碼對應的分頻預置數(shù)查表電路。這樣梁祝樂曲中的音符就一個接一個的通過toneindex[4..0]端口輸向分頻預置數(shù)模塊。例如，地址發(fā)生器在以下的VHDL邏輯描述中，“梁?！睒非牡谝粋€音符為“3”，此音在邏輯中停留了4個時鐘節(jié)拍，即1秒時間。每來一個時鐘脈沖信號(Clk)，8位二進制計數(shù)器就計數(shù)一次，ROM文件中的地址也就隨著遞增，音符數(shù)據(jù)ROM中的音符也就一個接一個連續(xù)的取出來了。3） ： songer模塊仿真波形圖4） 波形分析：此樂譜發(fā)生器模塊的功能是輸出存儲在LPMROM中的各個音符數(shù)據(jù)，由上面的仿真波形圖可看到“梁?！睒非械牡谝粋€音符為“3”即為“00011”此音在邏輯中停留了4個時鐘，那么相應隨著程序中的地址計數(shù)器按4Hz的時鐘頻率作加法計數(shù)時，即隨地址遞增時，將從音符數(shù)據(jù)ROM中將連續(xù)取出4個音符“00011”，樂曲中的第二個音符為“5”即為“00101”此音在邏輯中停留了3個時鐘，相應地，將從音符數(shù)據(jù)ROM中將連續(xù)取出3個音符“00101”等其它狀態(tài)時，仿真波形圖證明了模塊的功能。,將它設(shè)置為工程，并確定目標器件，進行測試仿真波形。通過“ browse” 鈕，找到ROM中的加載文件路徑和文件名：c:\music \ 。單擊“next”鍵，選擇ROM數(shù)據(jù)位寬度為5，地址線寬為8，即設(shè)置此ROM能存儲5位二進制數(shù)據(jù)共256個。進入MAX+PLUSⅡ，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：c:\music \ ，注意后綴vhd小寫。文件編輯好后，保存時取文件名為“”，存盤的路徑為“c:\music \ ”。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，文件中設(shè)置的5即為5位數(shù)據(jù)的數(shù)量，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)的表達式格式都是十進制；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)表達方式是冒號左邊寫ROM地址值，冒號右邊寫對應此地址放置的十進制數(shù)據(jù)，如45：8，表示45為地址，8為該地址中的數(shù)據(jù)。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MAX+PLUSⅡ。其中WIDTH=5，表示數(shù)據(jù)輸出位寬為5；DEPTH=256，表示共有256個5位數(shù)據(jù)點。255:8。253:8。251:9。249:10。247:9。245:8。243:8。241:9。239:10。237:11。235:12。233:12。231:11。229:10。227:10。225:10。223:5。221:9。219:8。217:8。215:10。213:11。211:9。209:8。207:10。205:11。203:9。201:8。199:10。197:9。195:9。193:8。191:8。189:8。187:9。185:10。183:9。181:8。179:8。177:9。175:10。173:11。171:12。169:12。167:11。165:10。163:10。161:9。159:9。157:9。155:10。153:10。151:9。149:8。147:8。145:9。143:10。141:11。139:12。137:12。135:11。133:10。131:10。129:5。127:8。125:5。123:5。121:8。119:8。117:8。115:3。113:3。111:5。109:8。107:9。105:9。103:10。100:12101:12。98:8。96:8。94:5。92:6。90:6。88:6。86:7。84:5。82:3。80:3。78:5。76:5。74:5。72:6。70:9。68:7。66:10。64:10。62:5。60:5。58:5。56:5。54:6。52:6。50:8。48:3。46:9。44:8。42:5。40:5。38:6。36:7。34:9。32:9。30:9。28:9。26:9。24:9。22:10。20:13。18:12。16:12。14:5。12:6。10:8。08:8。06:5。04:5。02:3。CONTENT BEGIN――注意：實用文件中是展開以下數(shù)據(jù)的，每一組占一行；00:3。ADDRESS_RADIX=DEC。WIDTH=5。 樂曲播放電路結(jié)構(gòu)方框圖第三章 各模塊設(shè)計與仿真 定制音符數(shù)據(jù)為了實現(xiàn)樂曲的播放，首先需要將曲譜定制到音符數(shù)據(jù)ROM里面，然后才能按照一定的節(jié)拍從ROM中讀出曲譜。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)主要由三個功能模塊組成：， 。因此，在想控制音符的音長，就必須知道樂曲的速度和每個音符所對應的節(jié)拍數(shù)，在這個設(shè)計中所播放的樂曲的最短的音符為四分音符，如果將全音符的持續(xù)時間設(shè)為1s的話，則只需要再提供一個4HZ的時鐘頻率即可產(chǎn)生四分音符的時長。樂曲都是由一連串的音符組成，因此按照樂曲的樂譜依次輸出這些音符所對應的頻率，就可以在揚聲器上連續(xù)地發(fā)出各個音符的音調(diào)。因此，要想FPGA發(fā)出不同音符的音調(diào)，實際上只要控制它輸出相應音符的頻率即可。若基準頻率過低，則由于分頻比太小，四舍五入取整后的誤差較大；若基準頻率過高，雖然誤差較小，但分頻數(shù)將變大。計算出簡譜中從低音1到高音1之間每個音名對應的頻率，所有不同頻率的信號都是從同一個基準頻率分頻得到的。由此可見，樂曲中每個音符的發(fā)音頻率及其持續(xù)的時間是樂曲能夠連續(xù)播放的兩個關(guān)鍵因素。樂曲都是由一連串的音符組成，因此按照樂曲的樂譜依次輸出這些音符所對應的頻率，就可以在揚聲器上連續(xù)地發(fā)出各個音符的音調(diào)。我們知道，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制FPGA某個引腳輸出一定頻率的矩形波，接上揚聲器就能發(fā)出相應頻率的聲音。本設(shè)計采用了《梁?！放c《歡樂頌》的曲子來完成。生成下載文件，在ZYE1502D實驗開發(fā)板上利用Altera公司的FLXE10K—EPF10K10LC84—4芯片進行功能驗。實現(xiàn)功能樂曲播放，需要完成以下設(shè)計：①．預置樂曲，本文選取了《梁?！放c《歡樂頌》作預置，作預置時，需要將樂曲音符轉(zhuǎn)換成相應的代碼，通過計算逐一將音符轉(zhuǎn)換成代碼，通過EDA開發(fā)平臺MAX+PLUSII進行樂曲定制；②．為了提供樂曲發(fā)音所需要的發(fā)音頻率，編寫數(shù)控分頻器程序，對單一輸入高頻，進行預置數(shù)分頻，生成每個音符發(fā)音的相應頻率；③．為了給分頻提供預置數(shù)，需要計算分頻預置數(shù)；④．對每部分結(jié)構(gòu)單元逐一進行編譯，生成相應的元器件符號，并對獨立結(jié)構(gòu)單元功能進行仿真；啟動MAX+PLUSII全程編譯，生成具體輸入，輸出端口的圖形文件。 研究思路及主要工作本文按照EDA開發(fā)流程，采用VHDL硬件描述語言開發(fā)，將樂曲硬件播放電路設(shè)計進行模塊化分解，層次化設(shè)計，分成幾個單獨的結(jié)構(gòu)體，每個結(jié)構(gòu)體實現(xiàn)部分功能，最后，經(jīng)頂層文件將各單獨結(jié)構(gòu)體進行綜合，實現(xiàn)樂曲硬件播放。特別是在原理圖輸入等方面,MAX+PLUSⅡ被公認為是最易使用、人機界面最友好的PLD 開發(fā)軟件。而與VHDL語言描述結(jié)果相對應的是