北京邮电大学具有声光显示的电子节拍器的设计与实现

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1、数字系统与逻辑设计实验----电子节拍器电子节拍器的设计与实现一．设计课题的任务要求设计并实现一个具有声光显示的电子节拍器。基本要求：1、速度在40~120次/分钟范围内连续可调，通过2个按键进行速度调节，一个用来增加，一个用来减少，当长按按键时，按5次/秒的速度连续增加或减少，用3个数码管显示当前速度。2、节拍有1/4、2/4、3/4、4/4、3/8、6/8可选，通过一个按键选择，用2个数码管显示。3、通过一个按键开始和停止打节拍，开始后按照设置好的节拍和速度打节拍。4、要求有声音和灯光提示，声音要有强弱区别，灯光可用不同颜色

2、的发光二极管表示强弱。提高要求：1、通过一个按键选择时值（节奏类型），并在用点阵显示，如下图。2、实现在无节奏型的情况下，用点阵计时，点阵的显示从0到9，时间间隔为一秒，从而帮助使用者学习乐理知识。二．系统设计（设计思路，总体框图，分块设计）1.设计思路程序分为输入模块，分频模块，中央控制模块和显示模块四大模块，其中显示模块又可细分为数码管显示，点阵显示，LED灯亮灯显示和蜂鸣器发声四个部分。输入有reset（复位键），st（开关键），tn（调速键），tk(调节拍键)，tj（调节奏键）五个键。利用三个数码管显示速率，两个数码管显

3、示节拍型，使用点阵显示节奏型，无节奏时点阵显示0到9的计时（时间间隔为1秒）。对于开关，速率，节拍，节奏的调节，使用5HZ的1数字系统与逻辑设计实验----电子节拍器时钟信号进行防抖和控制调节的速度。利用取余函数将节拍器的速率的个十百位数字分别提取出来，并通过扫描显示将节拍器的速率和节拍型显示出来。LED灯和点阵的信号依据节奏和节拍型确定，先考虑节奏型，分列出各个节奏型的信号，如果无节奏型再考虑节拍型，确定节拍型的信号。最后蜂鸣器的信号由红灯信号与250HZ高频相乘所得信号和绿灯信号与500HZ高频相乘所得信号共同合成。2．总体

4、框图（1）系统顶层框图数码管显点阵显示LED灯显蜂鸣器发示电路电路示电路声电路节拍器中心控制电路系统复位（2）系统对外接口图复位键Reset节蜂鸣器开关键st拍LED显示速率调节键tn控数码管扫描显示节拍选择键st制节奏选择键st器点阵显示（3）逻辑划分方框图2数字系统与逻辑设计实验----电子节拍器蜂鸣器LED灯clk500,clk250,clk1r,gfgclk2,clk4,clk8clk控制器b,c数码管时钟分频器n,krow,listclk5点阵复位键reset防抖tj节奏选择键sttktn开关键调速键节拍选择键（4）逻

5、辑流程图（由于状态先由有无节奏型确定，无节奏型时再看节拍型，为了使图形简洁美观，避免画图时线条过多和交叉，此处将逻辑流程图分为两个部分，当从有节奏型转换为无节奏型时，状态转入先前的节拍型，而非默认的40HZ的1/4拍）节奏型间的转换：无节奏型节奏型3nono节奏选节奏选择键？择键？yesyes节奏型1节奏型4nono节奏选节奏选择键？择键？yesyes节奏型2节奏型5nono3节奏选节奏选择键？择键？yesyes数字系统与逻辑设计实验----电子节拍器节拍内的转换：1/4拍4/4拍nono节拍键?节拍键?yesyes2/4拍3/

6、8拍nono节拍键?节拍键?yesyes3/4拍6/8拍nono节拍键?节拍键?yesyes（5）MDS图节奏间的转移（其中0为无节奏，转移条件为节奏选择键输入tj）:000110121111543000节拍间的转移（转移条件为节拍选择键输入tk）:4数字系统与逻辑设计实验----电子节拍器0001101020311110605040003.分块设计（1）分频模块：分频模块可以细分为两个部分，一个是与速率，节拍无关的普通分频，一个是与其有关的分频分频比的计算：待得信号单位时长/基础信号单位时长第一部分：需要分出的信号有clk50

7、0（用于蜂鸣器高音合成）clk250（用于蜂鸣器低音合成）clk5（用于调速，选节拍，选节奏的防抖和控制其变化速度）clk1（用于无节奏时控制计时器在0到9间转换）第二部分：需要分出的信号有clk8（八分音符信号）clk4（四分音符信号）clk2（二分音符信号）（2）调速，选拍，选节奏模块对于速率，拍子和节奏的选择，各使用·一个按钮输入，通过循环实现重复选择。由于按钮输入时在上升沿有毛刺出现，为了防抖，引入5HZ的信号clk5，由clk5的上升沿决定是否变化。同时，clk5的引入控制了变化的速度。5数字系统与逻辑设计实验----

8、电子节拍器（3）数码管显示模块此模块共用到五个数码管，其中三个显示速率，两个显示节拍类型，通过引入clk250实现数码管的扫描显示。节拍的显示可以通过k的值（6种情况）直接使用case语句分类输出。而速率的显示由于速率从每分钟40次到每分钟120次，中间共有81