ea课程设计 音乐播放器 乐曲演奏电路 世上只有妈妈好.doc

电子信息科学与技术 专业课程设计任务书 学生姓名 专业班级 学号 题 目 乐曲演奏电路 课题性质 A 课题来源 D 指导教师 同组姓名 无 主要内容 根据设计，乐曲演奏电路应满足以下基本要求： 用纯硬件的方法设计音乐演奏电路。 采用模块化设计的方法设计乐曲演奏电路 能反复演奏程序中的“世上只有妈妈好”乐曲片段。 当改变时钟频率时乐曲播放的快慢节奏会发生变化。 数码管能显示当前的简谱码。 任务要求 ①根据设计题目要求编写相应程序代码 ②对编写的VHDL程序代码进行编译和仿真 ③条件允许，完成硬件验证（可选） ④总结设计内容，完成课程设计说明书 参考文献 [1] 焦素敏 EDA课程设计指导书 河南工业大学 2008 [2] 曹昕燕 EDA技术实验与课程设计 北京清华大学出版社 2004 [3] 黄智伟 FPGA系统设计与实践 电子工业出版社 2005 [4] 焦素敏. EDA技术基础 清华大学出版社 2005 [5] 刘昌华 数字逻辑EDA设计与实践 国防工业出版社 2005 审查意见 指导教师签字： 教研室主任签字： 2012年 02月 20日 说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页 EDA课程设计报告 1 设计任务及要求 用VHDL语言设计音乐的节拍与音符产生电路；用VHDL语言设计分频系数、音符显示数据产生电路；用VHDL语言设计可控分频器电路；理解简易音乐播放器总体设计方案。 掌握基本的VHDL语言，理解简易音乐播放器总体设计方案。掌握用VHDL语言设计音乐的节拍与音符产生电路，掌握用VHDL语言设计分频系数、音符显示数据产生电路，掌握用VHDL语言设计可控分频器电路。设计结果及原理图与原程序、电路仿真图。能在实训系统上播放悦耳动听的音乐。其基本要求及内容如下： 用纯硬件的方法设计音乐演奏电路。 采用模块化设计的方法设计乐曲演奏电路。 能反复演奏程序中的“世上只有妈妈好”乐曲片段。 当改变时钟频率时乐曲播放的快慢节奏会发生变化。 数码管能显示当前的简谱码。 2设计原理及总体框图 产生音乐的两个因素是音乐频率和音乐的持续时间，以纯硬件完成演奏电路比利用微处理器来实现乐曲演奏要复杂的多，如果不借助于功能强大的EDA工具和硬件描述语言，凭借传统的数字逻辑技术，即使最简单的演奏电路也难以实现。根据设计要求，乐曲硬件演奏电路系统主要由数控分频器和乐曲存储模块组成。数控分频器对FPGA的基准频率进行分频，得到与各个音阶对应的频率输出。乐曲存储模块产生节拍控制和音阶选择信号，即在此模块中可存放一个乐曲曲谱真值表，由一个计数器来控制此真值表的输出，而由计数器的计数时钟信号作为乐曲节拍控制信号。其中，乐曲的每个音符的频率值，即音调，频率的高低决定了音调的高低。音乐的十二平均率规定：每两个八度音（如简谱中的中音1与高音1）之间的频率相差一倍。在两个八度音之间，又可以分为十二个半音，每两个半音的频率比为21/12 ≈1.12246 。音名A（简谱中的低音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。持续的时间为音长，音符的持续时间须根据乐曲的速度及每个音符的节拍数来确定。本实验演奏的世上只有妈妈好片断，最短的音符为四分音符，如果全音符的持续时间设为1s，则四分音符的持续时间为0.25s。反馈预置计数器对基准频率12MHz进行分频，产生分频后的输出时钟信号。再经过2分频器，成为方波信号，以驱动扬声器发声。 音名显示电路显示乐曲演奏时对应的音符。乐谱产生电路用来根据高音、中音和低音的值决定分频计数器的预置数的值。 反馈预置数2分频器 反馈预置数 2分频器 乐谱产生电路 音符显示 12MHZ 4HZ 扬声器 数码管 系统的顶层设计如下所示 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY SONGER IS PORT(CLK12MHZ : IN STD_LOGIC; CLK8HZ: IN STD_LOGIC; CODE1 : OUT HIGH1: OUT STD_LOGIC; SPKOUT: OUT STD_LOGIC ); END; ARCHITECTURE ONE OF SONGER IS COMPONENT NOTETABS PORT(CLK:IN STD_LOGIC; TONEINDEX: OUT END COMPONENT; COMPONENT TONETABA PORT(I