用Verilog HDL 语言编程实现硬件电子琴。用下载板上的50MHz为基准,获得系统所需频率。具体要如下 1)曲子的简谱如下: 3|2 21 - l 11 55|665- 4 3 2)曲子节拍是1分钟60拍。

时间: 2024-03-20 13:44:11 浏览: 50
好的,这是一个关于硬件电子琴的Verilog HDL设计问题,我可以给您提供一个简单的代码示例来实现这个功能。 首先,我们需要将50MHz的时钟信号分频为产生音符和节拍所需的频率。假设我们想要产生音符和节拍的频率为1kHz,我们需要将50MHz的时钟信号分频为50kHz,然后再将50kHz的时钟信号分频为1kHz的音符和节拍信号。我们可以使用下面的代码实现分频功能: ``` module clk_divider( input clk, output reg clk_out ); reg [23:0] count = 0; always @(posedge clk) begin count <= count + 1; if(count == 999) begin clk_out <= ~clk_out; count <= 0; end end endmodule ``` 在上面的代码中,我们使用了一个计数器来计数时钟周期数,当计数器的值达到999时,就切换时钟输出的状态。这个时钟分频模块将50MHz的时钟信号分频为1kHz的时钟信号。 接下来,我们需要根据曲子的简谱生成对应的音符信号。我们可以使用一个状态机来实现这个功能。我们可以将每个音符定义为一个状态,并在不同的状态之间切换。每个状态的持续时间由计数器控制。下面是一个简单的代码示例: ``` module music_player( input clk, input reset, output wire [3:0] note ); // 定义状态 parameter S_3 = 3'b000; parameter S_2 = 3'b001; parameter S_2_1 = 3'b010; parameter S_L = 3'b011; parameter S_1 = 3'b100; parameter S_5 = 3'b101; parameter S_5_6 = 3'b110; parameter S_END = 3'b111; // 定义计数器 reg [22:0] count = 0; // 定义状态机 reg [2:0] state = S_3; always @(posedge clk) begin if(reset) begin state <= S_3; count <= 0; end else begin count <= count + 1; case(state) S_3: begin note <= 4'b0011; // 发出3号音符 if(count == 500) state <= S_2; end S_2: begin note <= 4'b0010; // 发出2号音符 if(count == 250) state <= S_2_1; end S_2_1: begin note <= 4'b0001; // 发出2号音符的高音 if(count == 250) state <= S_L; end S_L: begin note <= 4'b1011; // 发出L音符 if(count == 500) state <= S_1; end S_1: begin note <= 4'b0001; // 发出1号音符 if(count == 500) state <= S_5; end S_5: begin note <= 4'b0101; // 发出5号音符 if(count == 500) state <= S_5_6; end S_5_6: begin note <= 4'b0110; // 发出5号音符的高音 if(count == 250) state <= S_4; end S_4: begin note <= 4'b0100; // 发出4号音符 if(count == 250) state <= S_3; end endcase end end endmodule ``` 在上面的代码中,我们定义了一个状态机来控制音符的产生,每个状态代表一个音符。在每个状态中,我们使用计数器来控制音符的持续时间。当计数器达到指定的值时,就切换到下一个状态,并发出对应的音符信号。在本例中,我们使用4位输出端口将音符信号输出。 最后,我们需要生成对应的节拍信号。我们可以使用一个简单的计数器模块来实现这个功能。下面是一个简单的节拍信号生成模块: ``` module beat_generator( input clk, input reset, output reg beat ); // 定义计数器 reg [22:0] count = 0; always @(posedge clk) begin if(reset) begin beat <= 0; count <= 0; end else begin count <= count + 1; if(count == 83333) // 1分钟60拍,每拍持续1秒,因此每拍需要83333个时钟周期 begin beat <= ~beat; count <= 0; end end end endmodule ``` 在上面的代码中,我们使用一个计数器来计数时钟周期数。当计数器的值达到83333时,就切换节拍输出的状态,发出一个节拍信号。我们将节拍信号输出到一个输出端口,并使用一个时钟分频模块来生成1kHz的时钟信号。 综上所述,我们可以使用Verilog HDL语言来实现硬件电子琴的设计,需要使用计数器和时钟分频技术来生成对应的音符和节拍信号,并使用输出端口将信号输出到音箱或扬声器。在完成设计之后,我们可以进行仿真测试来验证设计的正确性和功能。
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基于VHDL语言电子琴的设计 简易电子琴的设计 摘 要 本系统是采用EDA技术设计的一个简易的八音符电子琴,该系统基于计算机中时钟分频器的原理,采用自顶向下的设计方法来实现,它可以通过按键输入来控制音响。系统由乐曲自动演奏模块、音调发生模块和数控分频模块三个部分组成。系统实现是用硬件描述语言VHDL按模块化方式进行设计,然后进行编程、时序仿真、整合。本系统功能比较齐全,有一定的使用价值。 关键字 电子琴;EDA;VHDL;音调发生; 1 引 言 我们生活在一个信息时代,各种电子产品层出不穷,作为一个计算机专业的学生,了解这些电子产品的基本组成和设计原理是十分必要的,我们学习的是计算机组成的理论知识,而课程设计正是对我们学习的理论的实践与巩固。本设计主要介绍的是一个用超高速硬件描述语言VHDL设计的一个具有若干功能的简易电子琴,其理论基础来源于计算机组成原理的时钟分频器。 1.1 设计的目的 本次设计的目的就是在掌握计算机组成原理理论的基础上,了解EDA技术,掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和思想,通过学习的VHDL语言结合电子电路的设计知识理论联系实际,掌握所学的课程知识,例如本课程设计就是基于所学的计算机原理中的时钟分频器和定时器的基础之上的,通过本课程设计,达到巩固和综合运用计算机原理中的知识,理论联系实际,巩固所学理论知识,并且提高自己通过所学理论分析、解决计算机实际问题的能力。 1.2 设计的基本内容 基于MAX+PLUS平台,运用VHDL语言对简易电子琴的各个模块进行设计,并使用EDA 工具对各模块进行仿真验证。本设计包含如下三个模块:乐曲自动演奏模块,音调发生模块,数控分频模块,最后把各个模块整合后,通过电路的输入输出对应关系连接起来。 2 EDA、VHDL简介 2.1 EDA技术 EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统,是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果,进行电子产品的自动设计。 利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,大量工作可以通过计算机完成,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域,都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中,从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟,都可能涉及到EDA技术。本文所指的EDA技术,主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。 2.2 硬件描述语言——VHDL 2.2.1 VHDL的简介 VHDL是一种用来描述数字逻辑系统的“编程语言”它的全名是Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language。它源于美国政府于1980年开始启动的超高速集成电路计划,VHDL主要用于描述数字系统的结构,行为,功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外,VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计,或称设计实体(可以是一个元件,一个电路模块或一个系统)分成外部(或称可是部分,及端口)和内部(或称不可视部分),既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后,一旦其内部开发完成后,其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。应用VHDL进行工程设计的优点是多方面的。VHDL的应用必将成为当前以及未来EDA解决方案的核心,更是整个电子逻辑系统设计的核心。 2.2.2 VHDL语言的特点 (1)VHDL具有更强的行为描述能力,从而决定了他成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。强大的行为描述能力是避开具体的器件结构,从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证。 (2)VHDL语句的行为描述能力和程序结构决定了他具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能。符合市场需求的大规模系统高效,高速的完成必须有多人甚至多个代发组共同并行工作才能实现。

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