eda课程设计-乐曲自动演奏机

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1、郑州航空工业管理学院《EDA技术及应用》课程设计报告13届通信工程专业班级题目：乐曲自动演奏机姓名：学号：同组人：指导老师：2015年7月9日乐曲自动演奏机一、设计要求：（１）可以在电路上自动演奏至少两首乐曲，在这里我们选用的是《茉莉花》、《欢乐颂》和《小苹果》。（２）有相应的LED灯指示高低音。二、其他要求：(在EDA实验箱上完成)1．晶振为48MHz。2.采用FPGA器件为ALTERA的EP1C6Q240C8。3．采用数码管显示。一、设计方案规划1、整体规划输入一个：clk（系统时钟48MHz）输出四个：beep（蜂鸣器输出端）、led

2、（LED指示灯）、dig（数码管选择输出引脚）、seg（数码管段输出引脚）2、功能模块与模块划分总共分为三部分，①蜂鸣器发声部分，②LED灯显示部分，③数码管显示部分。3、各功能或各模块的功能细分①蜂鸣器自动演奏乐曲，②LED灯显示高低音，③数码管显示音调。二、各模块的实现方法、技术、要点1、乐曲演奏的原理是：由于组成乐曲的每个音符的频率值（音调）及其持续（时间音长）是乐曲演奏的2个基本数据，因此需控制输出到扬声器的激励信号的频率高低和该频率信号持续的时间。频率的高低决定了音调的高低，而乐曲的简谱与各音名的频率对应关系在后面将给出。所有不同

3、频率的信号都是从一基准频率分频而得来的，由于音阶频率多为非整数，而分频系数有不能为小数，故必须将计算得到的分频数进行四舍五入取整，基准频率和分频系数应综合考虑加以选择，从而保证音乐不会走调。如在48MHz 时钟下，中音1（对应的频率值是523.3Hz）的分频系数应该为：/(2*523.3)=45863，这样只需对系统时钟进行45863次分频可得到所要的中音M1（分频系数计算公式为D=F/2K,由于F/2K之后，会使分频系数D变小，所以功能模块中语句：beep_r<=!beep_r，使得输出取反，K=F/2count_end，消除了前面除以2

4、K的影响）。至于其他音符，同样可有一式求出对应的分频系数。在程序中设置一个状态机，每250ms改变一个状态（即一个节拍），组成乐曲的每个音符的频率值（音调）相对应于状态机的每一个状态。只要让状态机的状态按顺序转换，就可以自动演奏播放音乐了。（注：N一拍；N两拍；N·四拍；N·八拍；N为音谱）。2、LED灯接低电平显示灯亮，用always模块定义前两个灯亮表示低音，中间四个灯亮表示中音，最后两个灯亮表示高音。3、数码管选用共阴极，只要公共端为低电平“0”，某个段输出高电平“1”，则相应的段就亮。三、设计电路图四、设计步骤（1）在Quartus

5、Ⅱ中建立一个工程项目文件song.qpf，并在该项目下新建VerilogHDL源程序文件song.v输入程序代码保存。（2）然后在该工程选择一目标器件并对相应的引脚进行锁定，在这里所选择器件为Alter公司的Cyclone系列的EP1C6Q240C8芯片，引脚锁定方式如下所示。引脚锁定方法信号引脚信号引脚1C61C12EDA1C61C12EDAdig[0]160160160seg[5]166166166dig[1]159159159Seg[6]163163163dig[2]162162162seg[7]164164164dig[3]1611

6、61161led[0]505050dig[4]204204204led[1]535353dig[5]199199199led[2]545454dig[6]198198198led[3]555555dig[7]205205205led[4]176176176seg[0]169169169led[5]474747seg[1]170170170led[6]484848seg[2]167167167led[7]494949seg[3]168168168clk282828seg[4]165165165beep175175175（1）对该工程文件进行全

7、程编译处理，若在编译中发现错误，则找出错误并更正，知道编译成功为止。（2）最后编译并下载在试验箱上，此时可以看到乐曲自动演奏以及LED灯指示其高低音和数码管显示乐曲音调。五、乐曲简谱简谱中的音名与频率的关系音名频率/Hz音名频率/Hz音名频率/Hz低音261.6中音523.3高音1045.5低音293.7中音587.3高音1174.7低音329.6中音659.3高音1318.5低音349.2中音698.5高音1396.9低音392中音784高音1568低音440中音880高音1760低音493.9中音987.8高音1975.5六、模块的编写

8、程序清单song.vmodulesong(clk,beep,led,dig,seg；//模块名称songinputclk;//系统时钟48MHzoutputbeep;//蜂鸣器输