FPGA音乐发生器设计实现.docVIP

哈尔滨工程大学 实 验 报 告 实 验 名 称：基于FPGA的音乐发生器的设计实现 班 级： 学 号： 姓 名： 实 验 时 间： 成 绩：________________________________ 指 导 教 师： 实验室名称： 第一实验室 哈尔滨工程大学实验室与资产管理处 制 实验报告撰写要求 实验操作是理论联系实际的重要环节，实验报告必须在科学实验的基础上进行，实验报告的撰写是知识系统化的吸收和升华的过程，实验报告应该体现完整性、规范性、正确性、有效性。现将撰写实验报告的有关内容说明如下： 1．实验名称 2．实验目的 本次实验所涉及并要求掌握的知识点。实验内容实验。实验环境实验使用的仪器设备名称及规格详细记录在实验过程中发生的故障和问题，进行故障分析说明故障排除的过程及方法。 根据实验记录整理数据表格绘制曲线、波形图。实验结果总结 对实验结果进行分析，，实验的心得体会改进意见。 实验： 实验名称 基于FPGA的音乐发生器的设计实现 实验目的 利用PS2接口电路控制并实现一个音乐发生器系统。要求用FPGA设计产生得到一组不同频率的音阶，通过编码形成8位数字量来控制D\A转换器使其输出正弦波，以驱动音响电路。 实验内容与实验步骤 (1)软件编程部分（Quartus II） 图1是整个综合电路，整个电路时是由分频模块，消抖模块，键值识别模块，编码模块，选择模块，64位计数器，rom模块。首先画出各模块的电路图，然后组成宏，最后组成大的电路图。 图2是分频模块。有74290，74160, 74161组成2，5, 10，9, 3等各种进制的分频器。分出的频率是1到7的音阶的频率的64倍，还有一个消抖用的500MHz的频率，之后分别接入音频选择。 图3是3个74194和门电路组成的键值识别模块，每一次按一个键值，ps2将会输入一个8位bcd 2进制编码，然后通过74194与门电路组成的与非门识别出这7个键值。我的键值识别钱一位都是1.只是变了第二位，他们分别是1，q，a，w，s，2，alt，分别代表音阶的1到7. 图4是一个消抖单元，有一个74160与一个DFF门电路组成，输入的频率是500MHz，这样可以避免键值识别时弄出误识别。 图5是用74148组成的编码模块，将识别的键值编码成3位2进制数输入给数据选择，由其选择出频率。 图6是数据选择单元。有一个74153组成，接收到编码的数据后，可以选择出输出的频率。 图7是由两个74161组成的64位计数器。由于之前的分频是音阶的64倍，所以这里用64位计数器可以将频率弄成原频率。 图8就是rom模块。分配管脚，组合电路。 图1 图2 图3 图4 图5 图6 图7 (2)硬件部分（焊接） 1.利用D\A模块产生正弦波，要求D\A精度为8位，输出电压范围是0~5V； 2.利用运算放大电路实现正弦波形的衰减，电压放大倍数为0.1倍； 其中，Rf=100K R1=10K R’=9K RL=10 单位：欧姆 3.利用功率放大电路实现功率的放大，电压放大倍数为20倍； 4.讲部分电路串联起来。 实验环境 软件：Quartus II 硬件：电烙铁，焊锡，面包板，LM324，LM386,D/A转换模块，喇叭，电阻10Ω，10KΩ，100KΩ,9KΩ，10Ω各一个，滑动变阻器1个，电容10μF3个，0.047μF1个，200μF1个，0.1μF1个，导线若干。 实验过程与分析 前几天编程，后两天焊接。 在最后一天调试的时候没有得到理想的结果。电路图换过几个人的成功电路，依旧不好，应该是焊接的问题。后来自习检查，纠正了几个错误，还是不行。茫茫然，不知道了。 具体过程见后面的图片。 实验总结 通过这次实验。虽然最后的结果没成功，但我我觉得试验的目的达到了。 之前程序的时候好多都忘了，没办法，各种看书，最后还是把软件部分做成功了。 焊接的时候，是要飞线的，做的很不好弄，焊接的还是好看，只是最后的不成功，悲剧的很。 总之，这次试验我试试学到了很多