基于eda技术的乐曲演奏电路的设计new

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1、成绩 指导教师： 成绩指导教师：《EDA技术与实验》课程设计题目：基于EDA技术的乐曲演奏电路的设计姓名：院系：电子信息工程系专业：通信工程班级：通信102学号：指导教师：2012年12月1515基于EDA技术的乐曲演奏电路的设计摘要：此次设基于EDA技术，通过对输入脉冲的分对不同音符（高、中、低音）的控制，通过计数来实现对不同音符所持续时间长短的控制；通过Verilog语言来编程来实现乐曲演奏电路及扬声器的模拟，最后利用对Max+plusⅡ软件的仿真的时序波形图的额分析来完成“欢乐颂”片段的演奏。关键字：EDA；乐曲演奏

2、；Verilog语言；Max+plusⅡ软件前言EDA是英文“ElectronicsDesignAutomation（电子设计自动化）”的缩写。EDA技术是近几年迅速发展起来的计算机软件、硬件和微电子交叉的现代电子设计学科，是现代电子工程领域的一门新技术。它是以可编程逻辑器件(PLD)为物质基础，以计算机为工作平台，以EDA工具软件为开发环境，以硬件描述语言(HDL)作为电子系统功能描述的主要方式，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程。【1】目前以硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计，可以经

3、过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。【2】超高速集成电路硬件描述语言VHDL是HDL的一种，是一种标准化程度较高的硬件描述语言，主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口。进入到21世纪后，EDA技术得到了更快的发展，开始步入了一个新的时期，突出地表现在以下几个方面：电子技术各个领域全方位融入EDA技术，除了日益成熟的数字技术外，可编程模拟器件的设计技术也有了很大的进步。EDA技术使得电子领域各学科的界限更加模糊，它们相互渗透和包容，如模拟与数字、软件和硬件、系统和器件、AS

4、IC与FPGA、行为与结构等，软、硬协同设计技术也成为EDA技术的一个发展方向。15IP核在电子设计领域得到了广泛的应用，基于IP核的SOC设计技术趋向成熟，电子设计成果的可重用性进一步提高。嵌入式微处理器软核的出现，更大规模的FPGA/CPLD器件的不断推出，使得可编程芯片系统步入实用化阶段，在一片FPGA芯片中实现一个完备的系统已成为可能。用FPGA器件实现完备硬件的数字信号处理成为可能，用纯数字逻辑进行DSP模块的设计，使得高速DSP实现成为现实，并有力地推动了软件无线电技术的实用化。基于FPGA的DSP技术为高速数

5、字信号处理算法提供了实现途径。在设计和仿真两方面支持标准硬件描述语言的EDA软件不断推出，系统级、行为验证级硬件描述语言的出现使得复杂电子系统的设计和验证更加高效。在一些大型的系统设计中，设计验证工作非常艰巨，这些高效的EDA工具的出现减轻了开发人员的工作量。Max+plusⅡ是Altera公司提供的FPGA/CPLD开发集成环境，Altera是世界上最大可编程逻辑器件的供应商之一。Max+plusⅡ界面友好，使用便捷，被誉为业界最易用易学的EDA软件。在Max+plusⅡ上可以完成设计输入、元件适配、时序仿真和功能仿真、

6、编程下载整个流程，它提供了一种与结构无关的设计环境，是设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。【3】Max+plusⅡ提供丰富的库单元供设计者调用，其中包括74系列的全部器件和多种特殊的逻辑功能（Macro-Function）以及新型的参数化的兆功能（Mage-Function）。Max+plusⅡ软件具有开放核的特点，允许设计人员添加自己认为有价值的宏函数。1设计原理本设计是在EDA的技术上，通过Verilog语句的编程来实现对输入脉冲的分频。使音调和频率具有一一对应的关系。为此，本设计将以利用数控分频器对一具有

7、较高频率的信号进行分频来产生相应的频率。对《欢乐颂》这首乐曲进行高、中、低音的代码编写和计数脉冲（音频的持续时间）的控制。最后通过Max+plusⅡ软件进行仿真，通过分析仿真的时序波形图来验证设计的正确性。2方案设计2.1设计内容要求设计一个乐曲演奏电路，用FPGA器件驱动小扬声器演奏“欢乐颂”片段。按照图一乐谱，设计相应电路控制speaker信号的方波频率，某一频率持续时间长短，各频率间间隔大小，就可以推动小扬声器演奏乐曲。图一“欢乐颂”乐谱片段2.2设计方案比较方案一：由单片机MSP430F149来实现乐曲演奏电路的设

8、计，外围电源采用+3V电源供电，时钟有8MHz的晶振产生，中央处理器由MS430F149单片机来完成，乐曲演奏状态由七段数码管来模拟。这种方案，结构简单容易掌握，各部分电路实现起来都非常容易，在传统的乐曲演奏设计中也应用得较为广泛，技术成熟。其原理框图见图二。15图二单片机原理实现框图方案二：基于现场可