Прежде всего, немного теории музыки. Как известно, в музыкальной октаве двенадцать нот. Это если посчитать основные тона и плюс полутона: до, до-диез, ре, ре-диез, ми, фа, фа-диез, соль, соль-диез, ля, ля-диез, си.

    Следующая нота после «си» будет опять «до», но уже следующей октавы. Частота звука одинаковых нот соседних октав отличается ровно в два раза. Мы не будем сильно «занаучивать» и покажем простую формулу. Более подробно о частоте звука разных нот можно почитать здесь https://ru.wikipedia.org/wiki/Высота звука. Известно отношение частот между двумя соседними нотами, оно вычисляется по следующей формуле:

  По этой формуле можно вычислить значения частот всех нот зная всего одну ноту, например, частота звука ноты «ля» первой октавы 440 Герц. Отсюда получается:

    Теперь, зная основные звуковые частоты мы можем сделать проект для нашей платы, который будет играть выбранную нами мелодию. Мы будем синтезировать все нужные нам частоты из одной опорной 5МГц. В используемом нами чипе MAX-II есть встроенный генератор который мы и будем использовать. Нам нужно будет подобрать (вычислить) такие делители частоты, чтобы получились нужные нам частоты. Например, для ноты «До» делитель будет примерно 9560, так как 5000000/9560 = 523,0125 и это почти то, что нужно.

    Вот собственно как будет выглядеть наш проект в среде разработки программы Альтера QuartusII (кликните на картинку, чтобы увеличить ее):

    На рисунке красным цветом я сделал кое какие комментарии. Наша плата сделана так, что у нее есть четыре кнопки, восемь светодиодов и шесть «сильных» выходов (это группы по десять параллельно соединенных выходов).

    Одну кнопку, соответствующую входу key[3] мы используем для сброса схемы – это будет перезапуск мелодии.

    Восемь светодиодов мы будем использовать для отображения текущей ноты, которую играем.

    Два «сильных» выхода будем использовать для вывода звука на динамик. На них подается один и тот же сигнал звуковой частоты, но в «противофазе». Если на одном выходе сигнал «ноль», то на другом «единица». И наоборот.

    То, что нам нужно было сделать – это собственно разработать два модуля: модуль синтезатора частот и модуль который генерирует последовательность играемых нот.

    Я написал эти модули на языке VERILOG – мне так проще и понятней. Вы, если захотите, можете сделать графическую схему или использовать другой язык, например, VHDL. Среда QuartusII компании Altera поддерживает многие языки.

    Здесь вы можете выкачать весь проект: 

    Здесь вы можете посмотреть исходный текст синтезатора частот на Verilog.

    Здесь вы можете посмотреть исходный текст генератора нот.

    Вот краткие пояснения по поводу мелодии. Находим ноты желаемой мелодии. Я выбрал музыку «Подмосковные вечера», а Вы можете выбрать себе что-то еще.

    На рисунке я выделил нотки мелодии в красные кружочки. Последовательность которую мы будем играть это:

 1.ре - 3

 2.фа - 6

 3.ля - 10

 4.фа - 6

 5.соль - 8

 6.соль - 8

 7.фа - 6

 8.ми - 5

 9.ля - 10

 10.ля - 10

 11.соль - 8

 12.соль - 8

 13.ре - 3

 14.ре - 3

 15.ре - 3

 16.ре - 3

    Каждой ноте в нашем синтезаторе частот соответствует ее индекс или номер. Нам нужно подавать на синтезатор частот номера нот в последовательности приведенной выше. Обратите внимание, что некоторые ноты мы играем по нескольку раз. Это определяется нужной длительностью нот. Черная нотка с вертикальной палочкой в два раза короче такой же белой нотки. Можно привести такую схемку:

     Более подробно об интервалах в музыке Вы можете почитать в той же Википедии: https://ru.wikipedia.org/wiki/Современная_музыкальная_нотация.

    Давайте посмотрим как наша платка играет мелодию через подключенный к ней маленький динамик (только не забудьте включить колоночки вашего компьютера!).

    Теперь о практической стороне. Куда этот проект можно использовать? Ну наверное Вы можете сделать подарок-сувенир своим друзьям на день рождения. Это как-то можно использовать в качестве настоящего дверного звонка. В общем – творите – все в Ваших руках!