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《在系统编程技术》项目设计报告

课程名称在系统编程技术

任课教师

设计题目乐曲硬件演奏电路

班级09电子信息工程（1）班

姓名学号

成绩

日期2012年5月29日

1

目录

1项目要求.

1.1功能要求

1.2工作原理

2设计方案.

2.1顶层实体描述

2.2模块划分

2.3模块描述

2.3.1音乐谱对应分频预制数查表电路模块:TONETABA5

2.3.2音乐符数控11分频电路模块:SPEAKERA

2.3.3音乐节拍和音调发生器模块:NOTETABS

2.4顶层电路图.

3方案实现.

3.1模块仿真及实现.

3.1.1TONETABA模块

3.1.2SPEAKERA模块

3.1.3NOTETABS模块

3.2顶层电路仿真及实现.

4硬件测试及说明

5结论.

6课程总结.

7附录：程序代码

2

乐曲硬件演奏电路

1项目要求

1.1功能要求

这次我设计的乐曲演奏电路设参考书上的实验，并对其进行功能扩展：

1、顺序播放音乐；

2、复位初始化；

3、选择播放。

1.2工作原理

硬件电路的发声原理：声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序

来控制FPGA芯片某个引脚输出一定频率的矩形波，接上扬声器就能发出相应频

率的声音。乐曲中的每一音符对应着一个确定的频率，要想FPGA发出不同音符

的音调，实际上只要控制它输出相应音符的频率即可。乐曲都是由一连串的音符

组成，因此按照乐曲的乐谱依次输出这些音符所对应的频，就可以在扬声器上连

续地发出各个音符的音调。而要准确地演奏出一首乐曲，仅仅让扬声器能够发生

是不够的，还必须准确地控制乐曲的节奏，即乐曲中每个音符的发生频率及其持

续时间是乐曲能够连续演奏的两个关键因素。

音符频率的获得：多个不同频率的信号可通过对某个基准频率进行分频器获

得。由于各个音符的频率多为非整数，而分频系数又不能为小数，故必须将计算

机得到的分频系数四舍五入取整。若基准频率过低，则分频系数过小，四舍五入

取整后的误差较大。若基准频率过高，虽然可以减少频率的相对误差，但分频结

构将变大。实际上应该综合考虑这两个方面的因素，在尽量减少误差的前提下，

选取合适的基准频率。本设计中选取750KHz的基准频率。由于现有的高频时钟

脉冲信号的频率为12MHz，故需先对其进行16分频，才能获得750KHz的基准频

率。对基准频率分频后的输出信号是一些脉宽极窄的尖脉冲信号（占空比=1/分

频系数）。为提高输出信号的驱动能力，以使扬声器有足够的功率发音，需要再

通过一个分频器将原来的分频器的输出脉冲均衡为对称方波（占空比=1/2），但

这时的频率将是原来的1/2。下表中各音符的分频系数就是从750KHz的基准频

率二分频得到的375KHz频率基础上计算得到的。由于最大分频系数是1274，故

分频器采用11位二进制计数器能满足要求，乐曲中的休止符，只要将分频系数

设为0，即初始值=211-1=2047，此时扬声器不会发声。

频率分频分频计数

音符名计数初值音符名频率(Hz)

(Hz)系数系数初值

休止符37500002047中音4796.1784681579

低音1294.341274773中音5882.3534251622

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