用QuartusII设计电子琴.docx

1、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32设计任务及目的33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84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

2、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。（

3、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module songer(Clk1,Clk2,

4、Code1,High1,Spkout,reset); input Clk1,Clk2,reset; output3:0 Code1; output High1,Spkout; wire10:0 Tone; wire3:0 ToneIndex; wire Clk1,CLK2; NoteTabs u1( .Clk2(Clk2), .reset(reset), .ToneIndex(ToneIndex) ); ToneTaba u2( .Index(ToneIndex), .Code(Code1), .High(High1), .Tone(Tone) ); Speakera u3( .Clk1(Cl

5、k1), .Tone(Tone), .SpkS(Spkout) ); endmodulemodule Speakera(Clk1,Tone,SpkS); input Clk1; input10:0 Tone; output SpkS; reg PreClk; reg FullSpkS; reg3:0 Count4; reg10:0Count11; reg Count2; reg SpkS;always(posedge Clk1)begin if(Count411)begin PreClk=1b1; Count4=1; end else begin PreClk=1b0; Count4=11h7

6、FF) begin Count11=Tone; FullSpkS=1b1; end else begin Count11=Count11+11b1; FullSpkS=0; endendalways(posedge FullSpkS)begin Count2=Count2; if(Count2=1b1) SpkS=1b1; else SpkS=1b0; end endmodulemodule ToneTaba (Index,Code,High,Tone); input3:0 Index; output3:0 Code; output High; output10:0 Tone; reg3:0

7、Code=0; reg High=0; reg10:0 Tone=0; always begin case(Index) 4b0000 :begin Tone=11b11111111111;Code=4b0000;High=1b0;end/2047 4b0001 :begin Tone=11b01100000101;Code=4b0001;High=1b0;end/773 4b0010 :begin Tone=11b01110010000;Code=4b0010;High=1b0;end/912 4b0011 :begin Tone=11b10000001100;Code=4b0011;Hig

8、h=1b0;end/1036 4b0101 :begin Tone=11b10010101101;Code=4b0101;High=1b0;end/1197 4b0110 :begin Tone=11b10100001010;Code=4b0110;High=1b0;end/1290 4b0111 :begin Tone=11b10101011100;Code=4b0111;High=1b0;end/1372; 4b1000 :begin Tone=11b10110000010;Code=4b0001;High=1b1;end/1410; 4b1001 :begin Tone=11b10111

9、001000;Code=4b0010;High=1b1;end/1480; 4b1010 :begin Tone=11b11000000110;Code=4b0011;High=1b1;end/1542; 4b1100 :begin Tone=11b11001010110;Code=4b0101;High=1b1;end/1622; 4b1101 :begin Tone=11b11010000100;Code=4b0110;High=1b1;end/1668; 4b1111 :begin Tone=11b11011000000;Code=4b0001;High=1b1;end/1728; en

10、dcase endendmodulemodule NoteTabs(reset,Clk2,ToneIndex); input Clk2,reset; output3:0 ToneIndex; reg7:0 Counter; always(posedge Clk2 or negedge reset) begin if(!reset) Counter =138) Counter=8b00000000; else Counterstart-start annlysis & 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

11、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