导言
大规模可编程逻辑器材CPLD和FPGA是当今使用最广泛的两类可编程逻辑器材，电子规划工程师使用它能够在办公室或实验室规划出所自己所需求的专用芯片和专用产品，然后大大缩短了产品上市时刻，降低了开发本钱。此外，可编程逻辑器材还具有静态可重复编程和动态在体系重构的特性，使得硬件的功用能够像软件相同经过编程来修正，这样就极大的提高了电子体系规划的灵活性和通用性。
1 作业原理
MIDI音乐是Windows下的一种组成音乐，因为它经过记谱的方法来记载一段音乐，因而与wave 音乐比较，它能够极大的削减存储容量。MIDI音乐的根本原理：组成乐曲的每一个音符的频率值（腔调）及其继续的时刻（音长）是乐曲能接连演奏的两个根本数据，因而只需操控输出到扬声器的鼓励信号的频率的凹凸和每个频率信号继续时刻，就能够使扬声器宣布接连的乐曲。
图1是本文规划的音乐播映器的原理框图。该音乐编码器内储存着预先设定的四首歌曲的编码，经过改动音乐挑选开关的状况能够决议当时要播映哪首音乐。音乐编码器操控着腔调发生器和彩灯闪耀操控器，每逢音乐节奏时钟送给音乐编码器一个时钟脉冲时，音乐编码器就将当时要播映的音符的编码送给腔调发生器和彩灯闪耀操控器。腔调发生器依据编码对应的分频系数将2MHz的基准时钟分频，得到当时要播映的音符所对应频率的脉冲，再用这个脉冲去鼓励扬声器，就能够得到这个音符的声响。彩灯闪耀操控器依据编码将当时要播映的音符对应的彩灯亮灭状况送给彩灯。
其间腔调发生器、音乐编码器、彩灯操控器这三项功用可由ALTERA公司可编程逻辑器材（CPLD）EPF10LC84-4芯片，选用VHDL言语来完结[1-3]。音频扩大器、彩灯、各种时钟可由详细的外围电路来完结。
2．MIDI音乐发生器芯片的规划
本规划的关键是要精确地发生音乐中各音符所对应的频率信号，并依据乐曲要求按节拍输出。为了削减体系复杂性，本规划依据可变模值计数器的原理，依照乐曲要求守时改动计数器的预置数，即可发生乐曲所需求的频率信号。芯片原理框图如图2所示，芯片是选用VHDL硬件描绘言语，在MUXPLUS II环境下规划的。
图中节拍操控电路发生节拍守时信号；音符发生电路按节拍要求发生乐曲所需求的音符；预值数发生电路受音符操控，发生该音符频率相对应的预置数，送计数器的置入数据输入端。音符频率发生器依据不同的预置数发生相应的频率信号，然后完结乐曲的演奏功用。
3 外围电路规划
3.1 音乐节奏时钟和彩灯闪耀节奏时钟发生电路
咱们需求的音乐节奏时钟是一个4Hz左右的时钟脉冲，其频率很低，使用555守时器构成的多谐振荡器即可发生，如图3所示。
555集成守时器是一种将模仿功用与逻辑功用奇妙结合在一起的混合%&&&&&%，555守时器构成的多谐振荡器电路图如图3所示，由3脚输出的脉冲频率的计算公式为：
改动可变电阻的阻值就能够改动输出频率。咱们要求输出的频率为4Hz，C=47Uf，所以R1+R2应为7.66K。
音乐节奏时钟对整个音乐播映器的作用至关重要，要求音乐节奏时钟脉冲十分安稳，这样才干确保音乐的流通播映，不然播映出来的将是一段乱七八糟的声响，就不是音乐而是噪声了。为了使输出的脉冲比较安稳、削减外界搅扰，将输出的脉冲再经过D触发器(7474)后送给CPLD芯片，因而555守时器材脚输出的脉冲频率应提高一倍（即8Hz），这样R1+R2的阻值应为3.83K。
彩灯闪耀节奏时钟发生电路与音乐节奏时钟发生电路原理相同，也是用555守时器构成的多谐振荡器来完结，仅仅彩灯操控时钟发生电路的频率要比音乐节奏时钟发生电路的频率高，在十几到几十赫兹之间，它的R2值不定，可依据自己的要求来定，假如想要彩灯闪耀快点则频率就高一些，想闪耀频率慢就低一些。
3.2 音频功率扩大电路
由CPLD芯片输出的音频信号很弱小，不能直接去驱动扬声器，因而需求一个音频扩大电路对输出的音频信号进行扩大，然后再去驱动扬声器。咱们选用由集成功率扩大器LM386组成的音频功率扩大器，如图4所示。其间，C2是沟通耦合电容，将功率扩大器的沟通输出送到负载上，输出信号经过Rw接到LM386的同相端。C1是退耦%&&&&&%，R1-C3网络起到消除高频自激振荡作用。
3.3 音乐挑选开关与彩灯闪耀操控电路
这两部分电路很简单，在音乐挑选开关电路中（图5）S1断开时A端为高电平，闭合时A端为低电平，S2 断开时B端为高电平，闭合时B端为低电平，经过S1、S2的开与关来改动A、B的状况，然后完结对四首音乐的挑选。
彩灯闪耀操控电路（图6）是由发光二极管构成的，A、B、C、D、E、F、G、H八端电平的凹凸改动操控着八个发光二极管的亮灭。
4 体系调试
把以上各部分电路与预先规划好的MIDI音乐发生器芯片（EPF10LC84-4）连接起来，构成整个体系。
体系调试主要是对音乐节奏时钟、彩灯操控时钟的频率和音频功率扩大电路进行调试。
1．音乐节奏时钟的调试：音乐节奏时钟理论要求时4Hz，在实践的演奏过程中频率略微高于4Hz作用较好，经过改动R1的电阻来改动音乐节奏时钟，然后改动音乐节奏。表1是音乐节奏时钟调试过程中的记载。
表1 音乐节奏时钟调试记载
经过比较，最终将R1的阻值定在3.4 KΩ，音乐节奏时钟的频率为4.5 Hz。
2．彩灯操控时钟的调试：彩灯操控时钟频率要求在十几到几十赫兹之间。表2是彩灯操控时钟调试过程中的记载。
2．彩灯操控时钟的调试：彩灯操控时钟频率要求在十几到几十赫兹之间。
表2 彩灯操控时钟调试记载
经过比较，最终将R1的阻值定在0.958 KΩ，彩灯操控时钟的频率为16Hz。
3．音频功率扩大的调试：经过调理RW的阻值来改动输入到音频扩大器LM386的音频信号的电压值，调试成果如表3。
表3 音频扩大调试记载
