采用Altera Cyclone ||系列FPGA實現(xiàn)音頻發(fā)生器的應(yīng)用設(shè)計

EDA技術(shù)是指以計算機為工作平臺，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果，進行電子產(chǎn)品的自動設(shè)計。對于傳統(tǒng)的電子設(shè)計是一種突破和變革，一種“自上而下”的設(shè)計理念讓電路的設(shè)計變得相對簡單而且高效。本文采用Altera Cyclone ||系列FPGA 實現(xiàn)可選擇音頻發(fā)生器，以實現(xiàn)聲樂中的幾種不同頻率的聲音。

聲音的產(chǎn)生是由于發(fā)聲物體以一定的頻率振動，帶動周圍的空氣振動，使動耳朵內(nèi)的聽小骨一起振動，這些振動被轉(zhuǎn)換為微弱的電子腦波，它就使我們覺察到了聲音。不同的發(fā)聲物體（聲源）音色不同。聲源振動的快慢不一樣即產(chǎn)生的頻率不一樣，故有高音、低音、中高音、中低音等區(qū)分。由于聲源振動的幅度大小不一樣，所以我們聽到的聲音有大小的區(qū)分。本文主要通過對輸入的時鐘頻率按不同的分頻比進行分頻，以達到產(chǎn)生不同頻率的聲音。

1 音頻發(fā)生器基本原理及頂層設(shè)計

音頻發(fā)生是基于聲音的發(fā)生原理，利用外部晶振輸入固定的頻率（12MHz），由內(nèi)部進行不同的分頻得到，由于從數(shù)控分頻器出來的信號是脈沖極窄的脈沖信號，為了能有效的驅(qū)動揚聲器，需要外加一個D觸發(fā)器以便于均衡占空比，這樣出來的信號的頻率就只有原信號的一半（6MHz）。

本音頻發(fā)生器主要實現(xiàn)兩個功能，通過按鍵選擇。功能一可以通過按鍵讓喇叭發(fā)出不同頻率的聲音，功能二可以預(yù)播放預(yù)設(shè)置的音頻。

2 底層模塊設(shè)計

圖1 音頻發(fā)生器頂層各模塊連接圖

2.1 按鍵模塊

由于本模塊可以實現(xiàn)13個不同的音調(diào)（7個低音，6個高音），所以在按鍵模塊有13個撥碼開關(guān)輸入，采用編碼的方式把13中不同的編碼轉(zhuǎn)換為4為的數(shù)據(jù)輸出。為了同步于自動播放的模塊，本模塊與自動模塊采用同一時鐘信號（8Hz），以上升沿觸發(fā)的形式觸發(fā)得到按鍵的輸入。

2.2 信號選擇模塊

由于本模塊可以實現(xiàn)自動播放于手動輸入音調(diào)的功能，為此為了能實現(xiàn)單一的信號輸入，必須在音頻信號處理之前對輸入的信號給予選擇。此模塊有三個信號輸入，一個信號選擇短，兩個輸入信號。還有一個信號輸出端，對于選中的信號直接輸出。

2.3 自動信號產(chǎn)生模塊

由于本模塊可以實現(xiàn)自動播放內(nèi)置歌曲的功能，所以必須要有一個模塊來產(chǎn)生播放信號，此模塊由8Hz 時鐘輸入，以計時器的方式產(chǎn)生4位的信號輸出。

2.4 譯碼模塊

此模塊的輸入由選擇器的輸出的得，由于選擇的輸出是4位數(shù)據(jù)，所以需要由此模塊進行譯碼以判斷輸出的高音/ 低音，也便把輸入的數(shù)據(jù)輸出顯示，并且的到分頻比以便于用于下一模塊的分頻。

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