一种音乐播放控制电路的设计
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这样，分频系数表只需考虑7个音高。由于计数脉冲只能分频降低，所以表中应该存储高音程7个不同音名对应的计数器预置值，其他两个音程可通过降低分频计数器的脉冲频率实现。
3个8度音程的21个音高至少需要5位二进制码表示。为了控制方便，考虑将音名和音程分别编码：7个音名和休止符采用3位二进制码表示，控制分频器计数器的预置数实现模值N修改；3个音程用2位二进制码表示，控制分频器的计数脉冲频率fs。
2．2 音长控制
曲谱存储单元的数据输出时间是时值计数脉冲的一个周期，决定了该单元音符的持续时间。所以，与计数脉冲周期相同时值的音符为音长的度量单位，其音符码占1个存储单元。其他音符根据其时值长短占据不同数量的存储单元。比如，若以8分音符的时值作为存储器地址计数器的脉冲周期，则8分音符码占1个存储单元，4分音符占2个存储单元，2分音符占4个存储单元，以此类推。
因此，可以所选曲谱的最短音符作为时值的度量单位。比如，图3所示的《梁祝》曲谱中最短的音符为8分音，若其编码存放1个存储单元，则时值计数脉冲周期为一个8分音长时间，可选O．5 s。曲谱中的四分音符码需要存放2个单元，一拍延长音也需要2个单元。该段曲谱有8个音节，每个音节是一个全音(8个8分音)，演奏总时值为8×8个8分音。所以，存储曲谱编码的存储器需要64个存储单元。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/180309.htm
2．3 音强控制
音的强度也称音的力度，体现了乐曲的情感元素。由于本设计实现的是简单的电子音乐播放，无法表现音强的不同。而且，参考方案还不能区别相同音高的音符连续与否。比如，两个八分音符“11”的总时值与一个四分音符“1”的时值相同，但体现的乐声是不同的。前者是两个强8分音，而后者可以认为是一个强8分音和一个弱8分音构成。为了解决这个问题，可以在连续的相同强音间加一个极短促的间断区别两者的不同，间断时间可以是几个毫秒。这样，在音符编码中应该有一位码控制。
如果间断音码单独占1个存储单元，可设置间断音标志，控制时值计数器状态为间断信息单元地址时计数频率改变，使间断码输出的时间为间断音长；如果间断音码与强音码存放同一单元，可触发数字单稳态电路产生问断控制信号EN。
2．4 乐曲的循环播放控制
为了实现乐曲的循环播放，应该在乐曲结束时使曲谱表的查表地址回到初始值。可在曲谱表的最后一个单元中存放一个结束符，结束符的编码可以利用音程码的冗余码。电路采用逻辑门对音程码进行判断，当出现结束符码时控制时值计数器复位，乐曲重新开始演奏。
2．5 曲谱编码举例
设音符的6位二进制编码中，最高位为间断音控制，中间2位为音程码，最低3位为音名码。每个8分音存放于1个存储单元，四分音符码占2个存储单元。若音名码用其简谱数符对应的二进制码表示，而低、中、高三个音程分别用01”，“00，“10”三组码表示，“11”为结束符码，则图3曲谱码存储表如表2所示。表中6位二进制音符码用2位八进制数表示。
3 电路的实现
根据设计电路原理框图，曲谱码以分频数编码，音高信号分频由一个可预置的模N计数器实现。分频系数表和曲谱表都存储在ROM中。若希望控制蜂鸣器的信号占空比为50％，分频器的输出信号采用二分频电路实现占空比整形，但注意信号频率被降低一半。电路原理框图中M分频器的作用是产生合适的时值计数脉冲频率。电路的顶层原理图如图4所示。
4 结语
FPGA技术已成为电子系统设计领域现代化的标志。本文将FPGA用于电子技术课程设计，取得了较好的效果。通过本设计激发了学生学习的兴趣，拓宽了学生的思路，为学生今后的毕业设计和从事电子技术方面的科研、开发工作打下了良好的基础。
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