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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48 MHz。
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(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2K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
在QuartusⅡ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。
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 1C6 1C12 EDA 1C6 1C12 EDA dig[0] 160 160 160 seg[5] 166 166 166 dig[1] 159 159 159 Seg[6] 163 163 163 dig[2] 162 162 162 seg[7] 164 164 164 dig[3] 161 161 161 led[0] 50 50 50 dig[4] 204 204 204 led[1] 53 53 53 dig[5] 199 199 199 led[2] 54 54 54 dig[6] 198 198 198 led[3] 55 55 55 dig[7] 205 205 205 led[4] 176 176 176 seg[0] 169 169 169 led[5] 47 47 47 seg[1] 170 170 170 led[6] 48 48 48 seg[2] 167 167 167 led[7] 49 49 49 seg[3] 168 168 168 clk 28 28 28 seg[4] 165 165 165 beep 175 175 175
对该工程文件进行全程编译处理,若在编译中发现错误,则找出错误并更正
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