CPLD音乐播放器设计.docVIP

课程设计（论文） 题 目 基于CPLD的音乐播放器的设计 姓 名 雷 学 号 11021004119 专业班级 自动化112 所在学院 电气工程学院 基于CPLD的MIDI音乐播放器的设计 【摘要】 本音乐播放器依据MIDI音乐基本原理，结合EDA技术，采用ALTERA公司的可编程逻辑器件（CPLD）EPM240T100C5作为控制核心而设计的。本设计主要利用VHDL语言进行编程，在CPLD内部设计出音调发生器、音乐编码器、再配上扬声器外围电路，从而实现音乐播放。通过本次设计，可以体现出可编程逻辑器件CPLD/FPGA等在电子设计领域的广泛应用，设计者可以方便的设计出符合要求的芯片或应用系统。 【】Design of MIDI Music Player Based on CPLD 【Abstract】This music player is designed according to MIDI music basic principle, using EDA technology, based on Complex Programmable Logic Device (CPLD) EPM240T100C5 to be a control core block which produced by ALTERA company. This design program with VHDL language, designed Tone block, music coder in CPLD, and matched to some necessary periphery circuits such as loudhailer, Through this design, it can see that CPLD/FPGA has a widely application in Electronic area. The designer can design a chip or a system expediently. 【Key Words】，，， 总体设计思路 总体设计框图与设计思路 如图2.2所示，是本设计的音乐播放器的原理框图。其核心模块为CPLD芯片，内部有音调发生器和音乐编码器模块。音乐编码器内储存着预先设定的歌曲的编码。音乐编码器控制着音调发生器，每当音乐节奏时钟送给音乐编码器一个时钟脉冲时，音乐编码器就当前要播放的音符的编码送给音调发生器。音调发生器根据编码对应的分频系数将基准时钟分频，得到当前要播放的音符所对应频率的脉冲，再用这个脉冲去激励扬声器，就可以得到这个音符的声音。 核心部分CPLD利用VHDL语言来完成，其他部分通过外围电路实现。 CPLD设计思路 在购买CPLD芯片之前，首先对所编写好的程序在Quartus II软件中进行编译仿真，在编译中，软件会自动计算出整个程序所需要的CPLD逻辑单元数。因此根据最后编译的结果，我们选择了EPM240型芯片，其内部逻辑单元数为240个，只要对程序进行一定的优化处理，即可以满足所有的设计要求。 另外，为了使整个设计尽量简洁，程序中的四首歌全部编写歌曲的高潮部分，这样听起来更加耳熟能详，同时也能节省更多的芯片内部资源。 外围电路设计思路 扬声器方面则没有太多的选择，只要能够整个电路系统能够驱动的扬声器，都可以用。因此，扬声器的选择要等到最后全部系统设计完成后，实地选择播放效果较好的扬声器。 另外，由于CPLD内部输出的信号比较弱，因此为了能够驱动扬声器导致发声，必须在扬声器前借一个音频功率放大电路，同样，在该电路中接入可滑动变阻器，这样在后期的调试中，可以通过调节滑动变阻器，改变放大器的放大倍数，从而调试出放大出来音色最好的倍数。  MIDI音乐播放器芯片设计 工作原理 MIDI音乐是Windows下的一种合成音乐，由于它通过记谱的方式来记录一段音乐，因此与wave音乐相比，它可以极大地减少存储容量。MIDI音乐的基本原理为：组成乐曲的每一个音符的频率值及其持续的时间是乐曲能连续演奏的两个基本数据，因此只要控制输出到扬声器的激励信号频率的高低和每一个频率信号的持续时间，就可以使扬声器发生连续的乐曲。如图所示，为CPLD内部芯片设计原理图。 模块设计 音乐编码器模块设计 此模块包括节拍控制电路和音符产生电路。节拍控制电路以乐曲中最短音符的节拍为基准，产生乐曲所需要的全部节拍。 在大部分音乐中，多以1/4为一拍，一拍则为一秒，同时在乐谱中，一般最短的音符多为1/16音符，因此为了达到四首