北邮数电实验报告简易钢琴

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1、数字电路实验报告简易电子琴设计与实现班级：201121XXXX学号：201121XXXX29姓名：傻逼xxxx年11月8号目录一．实验介绍21.实验目的22.实验所用仪器及元器件23.实验内容2基本内容2提高要求34.实验原理3二．实验设计与实现4291.实验思路42.程序设计53．仿真波形及分析9三．故障及debug过程10四．实验总结10一．实验介绍1.实验目的（1）进一步掌握VHDL和QuartusII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。

2、293.实验内容（1）基本内容1、用8×8点阵进行游戏显示。2、BTN1～BTN7七个按键模拟钢琴演奏时的“1234567”七个音符。点阵的第一列对应音符“1”，第二列对应音符“2”，依此类推，低中高音自定。3、光点在点阵第一行随机出现，逐点下落，下落速度为0.2秒/行，如图1所示。4、在光点下落到点阵最后一行之前的过程中，如果按下与该列点阵相应的音符键，该光点消失，蜂鸣器演奏相应的音符声音，计分器加1。如果在光点下落到最后一行依然没有进行相应的按键操作，该光点消失，计分器不加分。计分器由数码管显示。5、每隔1秒在点阵的不同列的第一行出现一个光点。6、游戏时间为30秒，数码管倒计时

3、显示。（2）提高要求1、光点在点阵某行随机出现，然后逐点下落。2、下落速度随机变化。3、光点按照存储的乐曲顺序和速度的出现。4、自拟其它功能。4.实验原理29因为音阶的频率我们是知道的，设为f，而max2板上的clk信号是50MHz，所以要得到需要的f，只需要n=50M/f就可以得到分频的倍数了。以下是已知的所需频率f。音名频率（Hz）音名频率（Hz）音名频率（Hz）低音1261.63中音1523.25高音11046.50低音2293.67中音2587.33高音21174.66低音3329.63中音3659.25高音31381.51低音4349.23中音4698.46高音41396

4、.92低音5391.99中音5783.99高音51567.98低音6440中音6880高音61760低音7439.88中音7987.76高音71975.52二．实验设计与实现1.实验思路逻辑实验图如下：29开始档位选择高音档位低音档位中音档位Btn按钮29不同档位不同分频，点阵上对应点消失蜂鸣器2.程序设计整个程序我分成了三个大块，五个小块，三个大块分别是点阵、蜂鸣器分频、数码管，蜂鸣器分频最为简单。（1）首先从点阵说起，点阵我分成了两个小块，一部分负责扫描，即通过扫描显示输入图形，一部分负责图像的输入，这样做能简化程序结构，让程序思路更清晰。点阵图像的输入部分，又可简单地分为三个

5、功能的实现：每0.2秒点下落+每一秒产生一个新的点+按钮按下时对应的点消失。编写思路如下：29两个计时器，计时到0.2秒时，用连接符&实现逻辑右移，产生下落的效果，计时到1秒时，将存储的音符译码成对应的输入，把每一列的最高位置零，看起来就是点阵第一行产生了一个新的点，btn按钮嵌套在最外层，当7个btn中有一个为高电平时，把对应的列置为“11111111”。点阵的扫描模块，用列扫描的方式，因为点是一列一列下落的。代码有点长，所以附在了最后面，具体的实现是这样的：扫描模块：先将时钟分频，分一个不太高但又能产生视觉暂留的频率，基本上几百hz就行，尽量让每一个状态停留的时间长一些，产生点

6、就会更亮一些，再挂上一个range0to7的count计数器，对应点阵的八个输入，讲8个状态依次译码，每一状态下，分别让第一列亮、第二列亮、第三列亮……，同时给一个不同的row输入，输入由点阵图像模块产生。图像模块：29先将50MHz分频，得到一个5Hz的时钟，在5Hz的时钟下再挂上一个range0to4的count计数器，count每循环一轮就是一秒钟，每变一次就是0.2秒，所以在count的第一个状态给该产生点的那一列赋值，即“01111111”，同时其他7列向下移位。在count的另外四个状态下，8列都向下移位，不赋值。按键的值写成一个case语句，对应起7个按键，没有按键按

7、下时不做操作，一旦对应的按键按下时，将该列置为“11111111”，并将score信号取反，score信号作为数码管的输入，检测到上升沿或下降沿就出发数码管加1.按键检测代码：分这样5个状态的好处是：所有的赋值全部在一个if语句里，不会出现不同进程对同一变量重复赋值的情况，如果下落和产生新点写成两个进程的话，就必然会造成重复赋值。29定义一个新的“数字串”type用来储存音符，音符用0~6表示，对应简谱的1~7，音符在count的第一个状态下被译码，每隔1秒后移一位，