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泉源:UC欧博娱乐网2015-12-05 20:05

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弁言 零碎的设计是根据MIDI音乐根本原理,联合PLD技能,接纳ALTERA公司的可编程逻辑器件CPLDEPM240T100C5作为控制单位来完成。零碎的中心是运用VHDL言语停止编程,在CPLD外部设计出音调发

  弁言

  零碎的设计是根据MIDI音乐根本原理,联合PLD技能,接纳ALTERA公司的可编程逻辑器件CPLDEPM240T100C5作为控制单位来完成。零碎的中心是运用VHDL言语停止编程,在CPLD外部设计出音调发作器、音乐编码器、彩灯闪耀控制三个模块。核心可配时钟、彩灯、开关、扬声器等设置装备摆设,从而完成音乐选择控制播放、彩灯随音乐节拍闪耀变革等功用的PLD使用零碎。

  一、零碎构成

  如图1所示,是零碎构成的原理框图。其中心模块为CPLD芯片,外部有音调发作器、音乐编码器和彩灯闪耀控制器三个模块。音乐编码器内贮存着事后设定的歌曲编码,经过改动音乐选择开关的形态可以决议以后要播放哪首音乐。音乐编码器控制着音调发作器和彩灯闪耀控制器,每当音乐节拍时钟送给音乐编码器一个时钟脉冲时,音乐编码器就以后要播放的音符的编码送给音调发作器和彩灯闪耀控制器。音调发作器依据编码对应的分频系数将基定时钟分频,失掉以后要播放的音符所对应频率的脉冲,再用这个脉冲去鼓励扬声器,就可以失掉这个音符的声响。彩灯闪耀控制器依据编码将以后要播放的音符对应的彩灯亮灭形态发送给彩灯。中心局部CPLD应用VHDL言语来完成,其他局部经过核心电路完成。

  图1 零碎构成原理框图

  二、MIDI 音乐播放器芯片设计

  MIDI音乐是Windows下的一种分解音乐,由于它经过记错的方法来记载一段音乐,因而与wave音乐相比,它可以极大地增加存储容量。MIDI音乐的根本原理为:构成乐曲的每一个音符的频率值及继续的工夫是乐曲能延续演奏的两个根本数据,因而只需控制输入到扬声器的鼓励信号频率的上下和每一个频率信号的继续工夫,就可以使扬声器发作延续的乐曲。如图2所示,为CPLD外部芯片设计原理图。

  图2 CPLD芯片设计原理图

  三、零碎控制模块设计

  3.1 音乐编码器模块设计

  此模块包罗节奏控制电路和音符发生电路。节奏控制电路以乐曲中最短音符的节奏为基准,发生乐曲所需求的全部节奏。将1/16音符设置为计数器的一个数,对应的1/4音符则是四个计数。在设计中为了让歌曲循环播放,计数器设定计满主动清零计数的功用,只需不时电,不关开关,歌曲就可以主动循环播放。

  3.2 音调发作模块设计

  此模块包罗预置数发生电路和频率发作器。预置数发生电路接纳查找表方式,依照音符的频率要求发生相应的预置数。依据可变模值计数器的设计原理及音符的分频系数,可算出乐曲中各音符的预置数。

  频率发作器由可变模值计数器完成。由于系数要求发生出的信号频率较高,因而选用4MHz高频率脉冲作为可变模值计数器的计数脉冲,而为了增加输入的偶次谐波重量,最初输入到扬声器的波形应为应为对称方波,因而在抵达扬声器之前,有一个2分频的分频器。

  3.3 彩灯闪耀控制模块设计

  彩灯闪耀控制电路次要是控制灯的亮和灭,此电路输入上下电平信号,就可以间接驱动发光二极管。在彩模块,设计为差别音符,对应差别的亮灭,如许,当音乐演奏起来的时分,随着音符的变革,彩灯也由于差别的音符闪耀起来。

  3.4 开关选择模块设计

  接纳case语句,对内部电路输出的一个音符串停止判别,芯片外部处置这个字符串,从而判别选择的是哪首歌曲的播放。

  3.5 顶层模块设计

  接纳VHDL言语停止顶层模块设计,如图3,将上述所提到的一切模块,应用component语句停止聚集,然后应用管脚映射的办法,将一切输出输入衔接在一同,如许就设计出了一个完好的MIDI音乐播放芯片,只需求再接入核心电路即可停止演示。

  图3 顶层模块原理图

  四、仿真完成

  将各设计模块在 Quartus II 软件平台上停止仿真调试校验,设计零碎顶层模块的仿真波形图如图4所示。

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