FPGA电子琴设计：数控分频模块与仿真教程

本篇教程详细介绍了在FPGA电子琴设计中，数控分频模块的重要作用以及其实现过程。该模块的VHDL代码被命名为`speaker.vhd`，主要功能是根据输入的音符分频系数（`tone1`）对系统基准频率进行分频处理，从而输出与各个音阶对应的音频信号（`spks`）。设计目标是为一个八音电子琴系统服务，系统由数控分频器和乐曲存储模块构成，前者负责根据键入的音符或存储的乐曲数据调整频率，后者则负责生成节拍控制和音阶选择信号。 设计要求包括： 1. 实现一个可自动演奏乐曲且支持键盘输入的电子琴，用户能存储和选择自己的乐曲。 2. 系统包含顶层模块，由自动演奏模块、音调发生器和数控分频模块组成。 3. 自动演奏模块负责音乐存储，通过时基脉冲分频产生节拍控制信号，并根据存储的乐曲进行播放。 4. 音调发生器模块根据键盘输入或存储的发声控制输入，生成不同音阶的分频预置值，用于控制分频器。 5. 数控分频模块的核心功能是对4MHz的基准频率进行分频，输出特定音阶对应的音频信号，如1、2、3、4、5、6、7等音阶。 在设计过程中，顶层模块整合了各个子模块，使得电子琴能够根据用户需求灵活切换至自动演奏或键盘输入模式。通过精确的分频算法，实现了音调的精准控制，为电子琴的音乐表现力提供了关键技术支持。整个设计过程既考虑了硬件的实现，也涉及到了VHDL编程语言的运用，充分体现了FPGA技术在音乐电子设备中的实际应用。