用QuartusII设计电子琴.docx
《用QuartusII设计电子琴.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用QuartusII设计电子琴.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
用QuartusII设计电子琴
电子设计自动化课程设计报告
院系：
信息工程学院
专业：
电子信息工程
学号：
200811014
姓名：
张晓坡
同组人：
孙成、吴杲
指导教师：
段美霞、袁胜、张晓华
2011年12月29日
1.设计题目…………………………………………………3
2设计任务及目的…………………………………………3
3程序设计
3.1硬件电子琴电路模块设计………………………4
3.2完整程序代码……………………………………5
3.3程序仿真及结果…………………………………8
4总结体会…………………………………………………9
用Quartus_II设计电子琴
1.设计题目：
用Quartus_II设计电子琴
2.设计任务及要求：
（1）设计一个八音电子琴。
（2）由键盘输入控制音响，同时可自动演奏乐曲。
（3）用户可以将自己编制的乐曲存入电子琴，演奏时可选择键盘输入乐曲或者已存入的乐曲。
3.程序设计
3.1硬件电子琴模块设计
系统由数控分频器和乐曲存储模块组成。
数控分频器对FPGA的基准频率进行分频，得到与各个音阶对应的频率输出。
乐曲存储模块产生节拍控制和音阶选择信号，即在此模块中可存放一个乐曲曲谱真值表，由一个计数器来控制此真值表的输出，而由计数器的计数时钟信号作为乐曲节拍控制信号。
（1）模块Speaker
模块Speaker中的主要电路是一个数控分频器，它由一个初值可预置的加法计数器构成，当模块Speaker由端口Tone获得一个2进制数后，将以此值为计数器的预置数，对端口Clk12MHZ输入的频率进行分频，之后由Spkout向扬声器输出发声。
（2）模块TONE
模块Tone是音阶发生器，当8位发声控制输入Index中某一位为高电平时，则对应某一音阶的数值将从端口Tone输出，作为获得该音阶的分频预置值；同时由Code输出对应该音阶简谱的显示数码，如‘5’，并由High输出指示音阶高8度显示。
在原设计的基础上，增加一个Notetabs模块用于产生节拍控制（Index数据存留时间）和音阶选择信号，即在Notetabs模块放置一个乐曲曲谱真值表，由一个计数器的计数值来控制此真值表的输出，而由此计数器的计数时钟信号作为乐曲节拍控制信号，从而可以设计出一个纯硬件的乐曲自动演奏电路。
3.2完整程序代码
modulesonger（Clk1,Clk2,Code1,High1,Spkout,reset）;
inputClk1,Clk2,reset;
output[3:
0]Code1;
outputHigh1,Spkout;
wire[10:
0]Tone;
wire[3:
0]ToneIndex;
wireClk1,CLK2;
NoteTabsu1（.Clk2（Clk2）,
.reset（reset）,
.ToneIndex（ToneIndex））;
ToneTabau2（.Index（ToneIndex）,
.Code（Code1）,
.High（High1）,
.Tone（Tone））;
Speakerau3（.Clk1（Clk1）,
.Tone（Tone）,
.SpkS（Spkout））;
endmodule
moduleSpeakera（Clk1,Tone,SpkS）;
inputClk1;
input[10:
0]Tone;
outputSpkS;
regPreClk;
regFullSpkS;
reg[3:
0]Count4;
reg[10:
0]Count11;
regCount2;
regSpkS;
always@（posedgeClk1）
begin
if（Count4>11）begin
PreClk<=1'b1;
Count4<=1;
end
elsebegin
PreClk<=1'b0;
Count4<=Count4+4'b1;
end
end
always@（posedgePreClk）begin
if（Count11>=11'h7FF）begin
Count11<=Tone;
FullSpkS<=1'b1;
end
elsebegin
Count11<=Count11+11'b1;
FullSpkS<=0;
end
end
always@（posedgeFullSpkS）begin
Count2<=~Count2;
if（Count2==1'b1）SpkS<=1'b1;
elseSpkS<=1'b0;
end
endmodule
moduleToneTaba（Index,Code,High,Tone）;
input[3:
0]Index;
output[3:
0]Code;
outputHigh;
output[10:
0]Tone;
reg[3:
0]Code=0;
regHigh=0;
reg[10:
0]Tone=0;
always
begin
case（Index）
4'b0000:
beginTone<=11'b11111111111;Code<=4'b0000;High<=1'b0;end//2047
4'b0001:
beginTone<=11'b01100000101;Code<=4'b0001;High<=1'b0;end//773
4'b0010:
beginTone<=11'b01110010000;Code<=4'b0010;High<=1'b0;end//912
4'b0011:
beginTone<=11'b10000001100;Code<=4'b0011;High<=1'b0;end//1036
4'b0101:
beginTone<=11'b10010101101;Code<=4'b0101;High<=1'b0;end//1197
4'b0110:
beginTone<=11'b10100001010;Code<=4'b0110;High<=1'b0;end//1290
4'b0111:
beginTone<=11'b10101011100;Code<=4'b0111;High<=1'b0;end//1372;
4'b1000:
beginTone<=11'b10110000010;Code<=4'b0001;High<=1'b1;end//1410;
4'b1001:
beginTone<=11'b10111001000;Code<=4'b0010;High<=1'b1;end//1480;
4'b1010:
beginTone<=11'b11000000110;Code<=4'b0011;High<=1'b1;end//1542;
4'b1100:
beginTone<=11'b11001010110;Code<=4'b0101;High<=1'b1;end//1622;
4'b1101:
beginTone<=11'b11010000100;Code<=4'b0110;High<=1'b1;end//1668;
4'b1111:
beginTone<=11'b11011000000;Code<=4'b0001;High<=1'b1;end//1728;
endcase
end
endmodule
moduleNoteTabs（reset,Clk2,ToneIndex）;
inputClk2,reset;
output[3:
0]ToneIndex;
reg[7:
0]Counter;
always@（posedgeClk2ornegedgereset）begin
if（!
reset）
Counter<=8'b00000000;
else
if（Counter>=138）Counter<=8'b00000000;
elseCounter<=Counter+8'b1;
end
endmodule
3.3程序仿真及结果
1、构建一个工程名为songer的工程
由于图片太多仅贴出主要步骤，下同
2、输入Speakera的Verilog文本
3、将设计的Verilog程序输入，并存盘名为Speakera.v
4由Processing->start->startannlysis&elaboration对程序进行初步的分析
依次输入各个模块进行验证，最后将所有模块输入验证，最后不知是什么原因，speakera无输出。
本次试验并没有得到所需的试验结果。
4试验小结
我在这一次电子琴的设计过程中，很是受益匪浅。
通过对自己在大学三年时间里所学的知识的回顾，并充分发挥对所学知识的理解和对毕业设计的思考及书面表达能力，最终完成了。
这为自己今后进一步深化学习，积累了一定宝贵的经验。
撰写论文的过程也是专业知识的学习过程，它使我运用已有的专业基础知识，对其进行设计，分析和解决一个理论问题或实际问题，把知识转化为能力的实际训练。
培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。
通过这次课程设计我发现，只有理论水平提高了；才能够将课本知识与实践相整合，理论知识服务于教学实践，以增强自己的动手能力。
这个实验十分有意义我获得很深刻的经验。
通过这次课程设计，我们知道了理论和实际的距离，也知道了理论和实际想结合的重要性，，也从中得知了很多书本上无法得知的知识。
我们的学习不但要立足于书本，以解决理论和实际教学中的实际问题为目的，还要以实践相结合，理论问题即实践课题，解决问题即课程研究，学生自己就是一个专家，通过自己的手来解决问题比用脑子解决问题更加深刻。
学习就应该采取理论与实践结合的方式，理论的问题，也就是实践性的课题。
这种做法既有助于完成理论知识的巩固，又有助于带动实践，解决实际问题，加强我们的动手能力和解决问题的能力。
参考文献：
（五号，宋体加粗）
［1］潘松，《EDA实用教程》，科学出版社，2004年
升级会员 