北邮数字电路实验报告-电子琴北邮数字电路实验报告-电子琴.pdf

北京邮电大学 数字电路实验报告 简易电子琴的设计与实现 班级：2010211204 姓名：罗润文 学号 班内序号：13 2012.11.10 目录 一．实验介绍2 1.实验目的2 2.实验所用仪器及元器件2 3.实验内容2 基本内容2 提高要求3 4.实验原理3 二．实验设计与实现4 1.实验思路4 2.程序设计5 顶层实体代码：6 音调模块主要代码：7 点阵显示模块主要代码：8 分频模块主要代码：9 3 ．仿真波形及分析9 数码管显示波形图： 10 点阵显示波形图： 11 清零信号显示波形图： 12 输出频率spkout 的波形图： 13 三．故障及问题分析 13 四．实验总结 14 一．实验介绍 1.实验目的 （1）进一步掌握VHDL 和Quartus II 软件的使用； （2 ）理解状态机的工作原理和设计方法； （3 ）掌握利用EDA 工具进行自顶向下的电子系统设计方法。 2.实验所用仪器及元器件 （1）计算机； （2 ）EDA 开发板及相应元器件。 3.实验内容 基本内容 1.用8 ×8 点阵显示“1 2 3 4 5 6 7”七个音符构成的电子琴键盘。其中点阵的第一列用一个 LED 点亮表示音符“1”，第二列用二个LED 点亮表示音符“2 ”，依此类推，如下图所示： 2. 用BTN1～BTN7 七个按键模拟电子琴手动演奏时的“1 2 3 4 5 6 7”七个音符。当某个按 键按下时，数码管显示相应的音符，点阵上与之对应的音符显示列全灭，同时蜂鸣器演奏相 应的声音；当按键弹开时数码管显示的音符灭掉，点阵显示恢复，蜂鸣器停止声音的输出。 下图所示为按下BTN3 按键时点阵的显示情况： 3. 由拨码开关切换选择高、中、低音，并用数码管进行相应的显示。 4.通过按键BTN0 进行复位，控制点阵显示图 1 的初始状态。 提高要求 1.可通过一个拨码开关进行手动/ 自动演奏的切换，并与点阵显示配合增加自动演奏乐曲的功 能。 2.增加手动演奏的音符存储、播放功能。 4.实验原理 根据声乐知识，产生音乐的两个因素是音乐频率的持续时间，音乐的十二平均率规定， 每两个八音度之间的频率相差一倍，在两个八音度之间，又可分为 12 个半音。每两个半音 的频率比为4。另外，音名A （乐谱中的低音6）的频率为440HZ，音名B 到C 之间，E 到F 之间为半音，其余为全音。由此可以计算出乐谱中从低音1 到高音1 之间每个音名的频率如 下表所示： 音名 频率（Hz） 音名 频率（Hz） 音名 频率（Hz） 低音1 261.63 中音1 523.25 高音1 1046.50 低音2 293.67 中音2 587.33 高音2 1174.66 低音3 329.63 中音3 659.25 高音3 1381.51 低音4 349.23 中音4 698.46 高音4 1396.92 低音5 391.99 中音5 783.99 高音5 1567.98 低音6 440 中音6 880 高音6 1760 低音7 439.88 中音7 987.76 高音7 1975.5