实验四 硬件电子琴电路设计.docx

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实验四硬件电子琴电路设计

《FPGA》课程报告设计题目：

学生班级：

学生学号：

学生姓名：

指导教师：

时间：

成绩：

硬件电子琴电路设计

一、实验目的：

学习利用数控分频器设计硬件电子琴实验。

二、实验原理：

主系统由3个模块组成，例1是顶层设计文件，其内部有三个功能模块（如图1所示）：

Speakera.v（例4）和ToneTaba.v（例3），NoteTabs.v（例2）。

模块ToneTaba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。

模块Speakera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Speakera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。

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。

三、实验过程：

1.分别输入ToneTaba.v和Speakera.v的VerilogHDL文本：

其中ToneTaba.v的代码是：

Speakera.v的代码是：

然后写testbench方针文件，进行方针：

ToneTaba.v的testbench文件代码是：

仿真图形是：

Speakera.v的testbench文件代码是：

仿真图形如下：

2.首先打开电脑上的记事本，按照COE文件的格式要求输入《梁祝》音乐，并存盘。

新建一个IPcore：

选择ReadOnly

存储器位宽：

Width为4，深度：

Depth为256按Next继续设定

钩选LoadInitFile

点击LoadFile…按键，装载初始文件Music.coe

点击Generate按键生成ROM的

IPCORE

输入NoteTabs.v文件，实现按照4HZ频率循环读取ROM的音乐节拍、频率信号。

NoteTabs.v的testbench文件代码是：

仿真图形如下：

3.输入div_50_12M.v、div_50_4HZ.v的VerilogHDL文本：

其中div_50_12M.v的代码是：

div_50_4HZ.v的代码如下：

div_50_12M.v的testbench文件代码是：

仿真图像如下：

写顶层文件将上面的模块例化在一起：

最后执行综合。

4.执行完上述步骤后，进行索引脚操作

:

锁引脚完成后，编辑、修改约束文件：

5.生成下载配置文件,下载到开发板进行经行验证。

四、思考题：

1、电路上应该满足哪些条件，才能用数字器件直接输出的方波驱动扬声器发声？

答：

电路上应当满足输出的频率在扬声器的工作范围之内，且驱动电流能够驱动扬声器。

2、如果演奏其他乐曲，程序应做哪些方面的改动？

答：

Music模块要改掉，改成相应乐曲的谱调。