原创【博客大赛】基于FPGA的电子琴设计

 2012-10-12 16:26  2179 10 11 分类: FPGA/CPLD

1.1 总体思路

乐曲演奏电路的原理：组成乐曲的每个音符的频率值（音调）及其持续的时间（音长）是乐曲能连续演奏所需的两个基本数据，因此只要控制输出到扬声器的激励信号的频率的高低和每个频率信号持续的时间，就可以使扬声器发出连续的乐曲声。由于时间和水平的限制，本系统仅通过控制音调来实现电子琴的功能。

1.2设计方案

所有不同频率的信号都是从同一个基准频率分频而得来的。由于音阶频率都为非整数，而分频系数由不能为小数，故必须将计算得到的分频数四舍五入取整。若基准频率过低，则由于分频比太小，四舍五入取整后的误差较大。若基准频率过高，虽然误差变小，但分频数将变大。实际的设计应综合考虑两方面的因素，在尽量减小频率误差的前提下取合适的基准频率。本系统选取32MHz为基准频率。

频率的高低决定了音调的高低，系统可分四个模块：顶层映射模块，输入转换模块，音阶发生器模块和数控分频器模块，来完成对音调的控制，发出1、2、3、4、5、6、7、1*八个音调。

基本原理：通过输入转换模块实现键盘输入/自动循环演奏间的切换。若切换到键盘输入电路，则通过键盘输入得到对应的分频比，经数控分频器分频后得到不同的频率，带动扬声器发声。为达到发挥部分的要求，设计了自动循环演奏电路。其与键盘输入相比，增加了输入转换模块，由分频器、计数器、存储器组成（详见第二章），该模块最终循环输出八位二进制数，后经音阶发生器模块和数控分频器模块驱动扬声器工作。电路原理框图如图1.3.1 。