乐曲硬件演奏电路设计

《乐曲硬件演奏电路设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、湖南人文科技学院课程设计报告课程名称：VHDL语言与EDA课程设计设计题目：乐曲硬件演奏电路设计系别：通信与控制工程系专业：电子信息工程班级：09电信学生姓名:学号:起止日期:2012年06月13日~2012年06月22日指导教师:教研室主任：指导教师评语：指导教师签名：年月日成绩评定项目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总成绩教研室审核意见：教研室主任签字：年月日教学系审核意见：主任签字：年月日摘要乐曲演奏广泛用于自动答录装置、手机铃声、集团电话、及智能仪器仪表设备。实

2、现方法有许多种，随着FPGA集成度的提高，价格下降，EDA设计工具更新换代，功能日益普及与流行，使这种方案的应用越来越多。如今的数字逻辑设计者面临日益缩短的上市时间的压力，不得不进行上万门的设计，同时设计者不允许以牺牲硅的效率达到保持结构的独特性。使用现今的EDA软件工具来应付这些问题，并不是一件简单的事情。FPGA预装了很多已构造好的参数化库单元LPM器件。通过引入支持LPM的EDA软件工具，设计者可以设计出结构独立而且硅片的使用效率非常高的产品。本课设在EDA开发平台上利用VHDL语言设计数控分频器电路，利用数控分频的原理设计乐曲硬件演奏电路，

3、并定制LPM-ROM存储音乐数据，以“挥着翅膀的女孩”,“菊花台”,“两只老虎”,“世上只有妈妈好”等四首乐曲为例，将音乐数据存储到LPM-ROM，就达到了以纯硬件的手段来实现四首不同乐曲的演奏效果。要想实现其他乐曲的演奏效果，只要修改LPM-ROM所存储的音乐数据，将其换成其他乐曲的音乐数据，再重新定制LPM-ROM，连接到程序中就可以实现其它乐曲的演奏。关键词：FPGA；EDA；VHDL；音乐目录设计要求11、方案论证与对比11.1方案一11.2方案二21.3综合对比22、乐曲演奏电路原理22.1乐曲演奏电路原理框图22.2音符频率的获取32.

4、3乐曲节奏的控制32.4乐谱发生器42.5乐曲演奏电路原理图43、音乐硬件演奏电路的设计实现53.1地址发生器模块的VHDL语言设计53.2分频预置数模块的VHDL语言设计83.3数控分频模块的VHDL语言设计103.4music模块123.4.1音符数据文件133.4.2LPM-ROM定制133.5顶层文件144、时序仿真及下载调试过程164.1时序仿真图164.2引脚锁定以及下载174.3调试过程及结果17设计总结与心得体会18参考文献19乐曲硬件演奏电路设计设计要求能够播放音乐，通过按键控制音乐的播放暂停。扩展功能：与演奏发音相对应的简谱码输

5、出在数码管上显示，并用三个LED灯显示对应音符的高音，中音，低音。争取可以在一个ROM装上多首歌曲，可手动或自动选择歌曲。1、方案论证与对比1.1方案一利用FPGA来实现乐曲硬件演奏电路。乐曲的12平均率规定：每2个八度（如简谱中的中音1与高音1）之间的频率相差1倍。在2个八度音之间，又可分为12个半音，每2个半音的频率比为12/2。另外，音符A的频率为440HZ，音符B到C之间，E到F之间为半音，其余为全音。由此可以计算出简谱中从低音l至高音1之间每个音符的频率。设计音符查找表电路模块，时钟模块，数控分频器模块，音乐节拍产生模块电路。ROM中的音

6、乐数据文件可由编辑好的音符填入HEX文件中,再定制LPM_ROM,将音符数据加载入ROM中。在《EDA技术与VHDL》课程中，我们已经学习过数控分频器设计，即输入不同的预置数即可发出不同频率的声音。由此我们设计一功能模块，能够将乐曲中的音符逐一以对应的频率以预置数的形式置入数控分频计中，即可利用该数控分频计产生不同的声音，演奏出设定好的音乐。我们这次课程设计使用的是C调音阶频率表，各频率对应的预置数就与数控分频推动蜂鸣器发出声音的频率一一对应。在编写数控分频器时，不仅要考虑预置数的输入方式，还要考虑输入的速度，以及驱动蜂鸣器发声的频率。为了能够在R

7、OM中同时存放多首歌曲，并可以手动选择需要的歌曲，故可将ROM中分若干段存放不同曲子。当手动选择歌曲时，可根据输入的选择信号，读出ROM中对应地址的曲子，并将ROM中的曲子完整的播放出来。为了显示高、中、低三种音调，可在音符到预置数的译码过程中，同时译出高、中、低三种音阶的信号，并利用三个LED灯输出信号。同时，也可利用该译码模块，将当前演奏的音符简谱表达出来。1.2方案二利用单片机来实现乐曲硬件演奏电路电路主要由AT89C52芯片，LED发光二极管，喇叭，晶振电路组成，由引脚输出定时器产生的各种固定频率的方波信号，然后由喇叭产生各种频率的声音。乐

8、曲中不同的音符，实质就是不同频率的声音。通过单片机产生不同的频率的脉冲信号，经过放大电路，由蜂鸣器放出，就产生了美妙和谐的