SOPC乐曲演奏大作业.docx
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SOPC乐曲演奏大作业
综合实验基于NiosII的乐曲演奏设计
单位：
班级：
组员：
指导老师：
首都师范大学
2012年5月
一.设计概述3
二．设计要求3
三．设计方案（总体设计原理、软件设计、硬件设计）3
3.1总体设计原理3
3.2软件设计流程图4
3.3硬件设计8
四．实验环境9
五．软件实验步骤9
六.头文件11
6.1music.h11
6.2LCD.h19
七．实验结果及分析23
八．总结及遇到问题24
九．思考题：
24
一.设计概述
本设计基于SOPCbuilder和NiosII8.0的乐曲演奏，使用蜂鸣器进行播放歌曲，本设计编写多首歌曲可以循环播放，并在液晶屏上显示歌曲名称和切换名称。
实验前准备：
1、该实验需要使用七个模块组中的第七个功能单元，所以三个拨码开关处于“处于“110”时，即MODEL_SEL2和MODEL_SEL3拨下处于“OFF”状态，MODEL_SEL1拨下处于“ON”时，选择该模块。
2、拨码开关MODEL_SEL5-8全置于“ON”状态，即MODEL_SEL5-8拨下处于“ON”状态时通过USBBLASTER接口下载。
当全部拨下处于“OFF”时可使用开发平台上LAB_JTAG_PS_AS接口下载或者核心开发板上JTAG接口下载。
这里用户可根据自己所用的下载线来选择适当的下载方式和相应的MODEL_SEL5-8的状态。
二．设计要求
通过使用PWM对交流蜂鸣器进行控制，实现多首乐曲（6首）的播放。
实现如下功能：
1.歌曲播放
2.暂停功能
3.多首歌曲的切换（6首）
其他扩展要求：
在液晶屏上显示歌曲的名称，以及上下切换字符（before,after）
三．设计方案（总体设计原理、软件设计、硬件设计）
3.1总体设计原理
实验箱的蜂鸣器是交流蜂鸣器，在BZSP输入一定频率的脉冲时，蜂鸣器蜂鸣，改变输入频率可以改变蜂鸣器的响声。
因此可以利用一个PWM来控制BZSP，通过改变PWM的频率来得到不同的声响，以此来播放音乐。
PWM设计说明
PWM输出一个占空比可调的方波。
当一个周期11个时钟，高电平输出7个时钟时的PWM输出波形如下图所示。
图1PWM输出波形图
表一内部寄存器：
寄存器名
地址偏移量
访问属性
描述
clock_divide
00
读/写
用来设定PWM输出周期的时钟数
duty_cycle
01
读/写
用来设定一个周期内PWM输出低电平的时钟个数
enable
10
读/写
使能和关闭PWM输出，为1时使能PWM输出
保留
11
－
3.2软件设计流程图
图2程序流程框图
首先，判断暂停键是否按下，如果没有，则播放歌曲，如果按下来了暂停键，就执行暂停功能。
暂停后判断播放键有没有按下，如果按下了播放键，则在断点的地方接着播放歌曲，
如果没有，则一直暂停到播放按键按下。
主程序代码：
6首歌曲播放，暂停，及切换上一首、切换下一首同时显示歌名和play、stop、next、before：
上下首歌切换：
图3程序
3.3硬件设计
图4硬件图
四．实验环境
硬件：
PC机
GX-SOC/SOPC-DEV-LABPLATFORM创新开发实验平台
GX-SOPC-EP2C35-M672核心板
软件：
QuartusII8.0
NiosII8.0
五．软件实验步骤
1、.把altera_avalon_pwm（IP核）拷贝到自己的工程文件夹目录下，
2.在主菜单打开Tools->SOPCBuiler
图5生成PWM核
3.重新命名为bzsp，点击鼠标右键，进行自动分配Addressess和IRQ,点击Generate
图5对PWM核重命名
4.生成成功以后回到QuartusII界面软件中必须替换更新：
在.bdf鼠标右键单击空白处,单击UpdateSymbolorBlock…，即可。
5.在NIOSIIIDE软件环境中点击New->NiosIIC/C++Application,建立一个工程
6.在SOPCBuilderSystemPTFFile选择NIOS2.ptf，C/C++的应用工程名Name重命名，点击Next
7.选中Createanewsystemlibrarynamed，点击Finish.
8.建立music.h文件和LCD.h头文件
9.编译工程
10.build成功后下载硬件
11.运行RUN
六.头文件
6.1music.h
#ifndef_MUSIC_H
#define_MUSIC_H
#include"system.h"
//rhythm:
quarternoteasameter//持续时间的长短
#defineRHYTHM36
#define_1RHYTHM*4//note
#define_1dRHYTHM*6//dottednote
#define_2RHYTHM*2//halfnote
#define_2dRHYTHM*3//dottedhalfnote
#define_4RHYTHM*1//quarternote
#define_4dRHYTHM*3/2//dottedquarternote
#define_8RHYTHM*1/2//eighthnote
#define_8dRHYTHM*3/4//dottedeighthnote
#define_16RHYTHM*1/4//sixteenthnote
#define_16dRHYTHM*3/8//dottedsixteenthnote
#define_32RHYTHM*1/8//thirty-secondnote
//低音
#define_1DO（ALT_CPU_FREQ/131）
#define_1DOr（ALT_CPU_FREQ/139）
#define_1RE（ALT_CPU_FREQ/147）
#define_1REr（ALT_CPU_FREQ/155）
#define_1MI（ALT_CPU_FREQ/165）
#define_1FA（ALT_CPU_FREQ/175）
#define_1FAr（ALT_CPU_FREQ/185）
#define_1SOL（ALT_CPU_FREQ/196）
#define_1SOLr（ALT_CPU_FREQ/207）
#define_1LA（ALT_CPU_FREQ/220）
#define_1LAr（ALT_CPU_FREQ/233）
#define_1SI（ALT_CPU_FREQ/247）
//中音
#define_DO（ALT_CPU_FREQ/262）
#define_DOr（ALT_CPU_FREQ/277）
#define_RE（ALT_CPU_FREQ/294）
#define_REr（ALT_CPU_FREQ/311）
#define_MI（ALT_CPU_FREQ/330）
#define_FA（ALT_CPU_FREQ/349）
#define_FAr（ALT_CPU_FREQ/370）
#define_SOL（ALT_CPU_FREQ/392）
#define_SOLr（ALT_CPU_FREQ/416）
#define_LA（ALT_CPU_FREQ/440）
#define_LAr（ALT_CPU_FREQ/466）
#define_SI（ALT_CPU_FREQ/492）
//高音
#define_DO1（ALT_CPU_FREQ/523）
#define_DO1r（ALT_CPU_FREQ/554）
#define_RE1（ALT_CPU_FREQ/579）
#define_RE1r（ALT_CPU_FREQ/740）
#define_MI1（ALT_CPU_FREQ/651）
#define_FA1（ALT_CPU_FREQ/695）
#define_FA1r（ALT_CPU_FREQ/740）
#define_SOL1（ALT_CPU_FREQ/784）
#define_SOL1r（ALT_CPU_FREQ/830）
#define_LA1（ALT_CPU_FREQ/880）
#define_LAR1r（ALT_CPU_FREQ/932）
#define_SI1（ALT_CPU_FREQ/983）
#defineSONG_SIZE1200
#defineSONG_SIZE2200
#defineSONG_SIZE3200
#defineSONG_SIZE4200
#defineSONG_SIZE5200
#defineSONG_SIZE6200
#defineMUTE（TONE）（TONE）>>2//低音为25％占空比
#defineLOUD（TONE）（TONE）>>1//高音为50％占空比
//1=G3/4
//乐曲为一个多行3列的2维数组
//第1列为音调，第2列为节拍，第3列音高（高音、低音）
intburro[SONG_SIZE1][3]={
{_DO,_2,MUTE（_DO）},//1
{_MI,_32,0},
{_DO,_2,MUTE（_DO）},//1
{_MI,_32,0},
{_DO,_2,MUTE（_DO）},//1
{_MI,_32,0},
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//3
{_MI,_32,0},
{_SOL,_2,LOUD（_SOL）},//5
{_MI,_32,0},
{_SOL,_2,LOUD（_SOL）},//5
{_MI,_32,0},
{_SOL,_2,LOUD（_SOL）},//5
{_MI,_32,0},
{_SOL,_2,LOUD（_SOL）},//5
{_MI,_32,0},
{_LA,_2,MUTE（_LA）},//6
{_MI,_32,0},
{_LA,_2,MUTE（_LA）},//6
{_MI,_32,0},
{_LA,_2,MUTE（_LA）},//6
{_MI,_32,0},
{_DO1,_2,LOUD（_DO1）},//1
{_MI,_32,0},
{_SOL,_1,LOUD（_SOL）},//5
{_MI,_32,0},
{_FA,_2,MUTE（_FA）},//4
{_MI,_32,0},
{_FA,_2,MUTE（_FA）},//4
{_MI,_32,0},
{_LA,_2,MUTE（_LA）},//6
{_MI,_32,0},
{_LA,_2,MUTE（_LA）},//6
{_MI,_32,0},
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//3
{_MI,_32,0},
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//3
{_MI,_32,0},
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//3
{_MI,_32,0},
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//3
{_MI,_32,0},
{_RE,_2,MUTE（_RE）},//2
{_MI,_32,0},
{_RE,_2,MUTE（_RE）},//2
{_MI,_32,0},
{_RE,_2,MUTE（_RE）},//2
{_MI,_32,0},
{_RE,_2,MUTE（_RE）},//2
{_MI,_32,0},
{_SOL,_1,MUTE（_SOL）},//5
{_MI,_32,0},
{_SOL,_4,MUTE（_SOL）},//5
{_DO,_2,MUTE（_DO）},//1
{_MI,_32,0},
{_DO,_2,MUTE（_DO）},//1
{_MI,_32,0},
{_DO,_2,MUTE（_DO）},//1
{_MI,_32,0},
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//3
{_MI,_32,0},
{_SOL,_2,MUTE（_SOL）},//5
{_MI,_32,0},
{_SOL,_2,MUTE（_SOL）},//5
{_MI,_32,0},
{_SOL,_2,MUTE（_SOL）},//5
{_MI,_32,0},
{_SOL,_2,MUTE（_SOL）},//5
{_MI,_32,0},
{_LA,_2,MUTE（_LA）},//6
{_MI,_32,0},
{_LA,_2,MUTE（_LA）},//6
{_MI,_32,0},
{_LA,_2,MUTE（_LA）},//6
{_MI,_32,0},
{_DO1,_2,MUTE（_DO1）},//1
{_MI,_32,0},
{_SOL,_1,LOUD（_SOL）},//5
{_FA,_2,LOUD（_FA）},//4
{_MI,_32,0},
{_FA,_2,LOUD（_FA）},//4
{_MI,_32,0},
{_FA,_2,LOUD（_FA）},//4
{_MI,_32,0},
{_LA,_2,MUTE（_LA）},//6
{_MI,_32,0},
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//3
{_MI,_32,0},
{_MI,_4,MUTE（_MI）},//3
{_MI,_32,0},
{_MI,_4,MUTE（_MI）},//3
{_MI,_32,0},
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//3
{_MI,_32,0},
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//3
{_MI,_32,0},
{_RE,_2,LOUD（_RE）},//2
{_MI,_32,0},
{_RE,_2,LOUD（_RE）},//2
{_MI,_32,0},
{_RE,_2,LOUD（_RE）},//2
{_MI,_32,0},
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//3
{_MI,_32,0},
{_DO,_1,MUTE（_DO）},//1
};
intdachangjin[SONG_SIZE2][3]={
{_LA,_2,LOUD（_LA）},//2
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2d,LOUD（_SI）},//3.
{_LA,_4,MUTE（_LA）},//2_
{_SOL,_2,MUTE（_SOL）},//1
{_MI,_2,LOUD（_MI）},//.6
{_SOL,_2,MUTE（_SOL）},//1
{_SOL,_2d,MUTE（_SOL）},//1
{_LA,_16,MUTE（_LA）},//2__
{_SOL,_1d,MUTE（_SOL）},//1--
{_LA,_2,LOUD（_LA）},//2
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2d,LOUD（_SI）},//3.
{_RE1,_4,MUTE（_RE1）},//5
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_LA,_2,MUTE（_LA）},//2
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_4d,MUTE（_SI）},//3--
{_RE1,_2,LOUD（_RE1）},//5
{_MI1,_2,MUTE（_MI1）},//6
{_MI1,_2,MUTE（_MI1）},//6
{_MI1,_2d,LOUD（_MI1）},//6
{_RE1,_4,MUTE（_RE1）},//5
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2,LOUD（_SI）},//3
{_RE1,_2,MUTE（_RE1）},//5
{_MI1,_4,MUTE（_MI1）},//6
{_RE1,_16,MUTE（_RE1）},//5
{_MI1,_16,MUTE（_MI1）},//6
{_RE1,_1d,MUTE（_RE1）},//5
{_LA,_2,LOUD（_LA）},//2
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_LA,_2d,LOUD（_LA）},//3.
{_SI,_4,MUTE（_SI）},//2
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_LA,_2,LOUD（_LA）},//2
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_MI,_2,LOUD（_MI）},//.6
{_SOL,_8,MUTE（_SOL）},//1
{_MI,_1d,MUTE（_MI）},//.6
{_MI,_2,0},//stop
{_LA,_2,LOUD（_LA）},//2
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2d,LOUD（_SI）},//3.
{_LA,_4,MUTE（_LA）},//2_
{_SOL,_2,MUTE（_SOL）},//1
{_MI,_2,LOUD（_MI）},//.6
{_SOL,_2,MUTE（_SOL）},//1
{_SOL,_8d,MUTE（_SOL）},//1
{_LA,_16,MUTE（_LA）},//2__
{_SOL,_1d,MUTE（_SOL）},//1--
{_LA,_2,LOUD（_LA）},//2
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2d,LOUD（_SI）},//3.
{_RE1,_4,MUTE（_RE1）},//5
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_LA,_2,MUTE（_LA）},//2
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_1d,MUTE（_SI）},//3--
{_RE1,_2,LOUD（_RE1）},//5
{_MI1,_2,MUTE（_MI1）},//6
{_MI1,_2,MUTE（_MI1）},//6
{_MI1,_2d,LOUD（_MI1）},//6
{_RE1,_4,MUTE（_RE1）},//5
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2,LOUD（_SI）},//3
{_RE1,_2,MUTE（_RE1）},//5
{_MI1,_2,MUTE（_MI1）},//6
{_RE1,_1d,MUTE（_RE1）},//5
{_LA,_2,LOUD（_LA）},//2
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_LA,_2d,LOUD（_LA）},//3.
{_SI,_4,MUTE（_SI）},//2
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_LA,_2,LOUD（_LA）},//2
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_MI,_2,LOUD（_MI）},//.6
{_SOL,_8,MUTE（_SOL）},//1
{_MI,_1d,MUTE（_MI）},//.6--
{_LA,_8,LOUD（_LA）},//2
{_LA,_8,LOUD（_LA）},//2
{_LA,_8d,LOUD（_LA）},//2
{_SOL,_4,MUTE（_SOL）},//1
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//.6
{_LA,_8,LOUD（_LA）},//2
{_LA,_8,LOUD（_LA）},//2
{_LA,_8d,LOUD（_LA）},//2
{_SOL,_4,MUTE（_SOL）},//1
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//.6
{_LA,_2,LOUD（_LA）},//2
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_SOL,_2,MUTE（_SOL）},//1
{_LA,_2d,LOUD（_LA）},//2
{_SI,_4,MUTE（_SI）},//3
{_RE1,_2,MUTE（_RE1）},//5
{_MI1,_8,LOUD（_MI1）},//6
{_MI1,_8,LOUD（_MI1）},//6
{_MI1,_8d,LOUD（_MI1）},//6
{_RE1,_4,MUTE（_RE1）},//5
{_SI,_2,MUTE（_SI）},//3
{_LA,_8,LOUD（_LA）},//2
{_LA,_8,LOUD（_LA）},//2
{_LA,_8d,LOUD（_LA）},//2
{_SOL,_4,MUTE（_SOL）},//1
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//.6
{_MI,_2,LOUD（_MI）},//.6
{_RE,_2,MUTE（_RE）},//.5
{_MI,_2,MUTE（_MI）},//.6
{_MI,_1d,MUTE（_MI）},//.6
{_MI,_2,0},//stop
{_MI,_2,0},//stop
};
/*{_1SOL,_4d,MUTE（_1SOL）},//.1
{_1LA,_4d,MUTE（_1LA）},//.2
{_1SI,_4d,MUTE（_1SI）},//.3
{_DO,_4d,MUTE（_DO）},//.4
{_RE,_4d,MUTE（_RE）},//.5
{_MI,_4d,MUTE（_MI）},//.6
{_FA,_4d,MUTE（_FA）},//.7
{_SOL,_4d,MUT
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