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乐曲硬件演奏电路设计_3
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更新于2023-06-21
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随着EDA技术的进展,基于可编程的数字电子系统设计的完整方案越来越受到人们的重视。与利用微处理器(CPU或MCU)来实现乐曲演奏相比,以纯硬件完成乐曲演奏电路的逻辑要复杂得多,如果不借助于功能强大的EDA工具和硬件描述语言,仅凭传统的数字逻辑技术,即使最简单的演奏电路也难以实现。如何使用EDA工具设计电子系统是人们普遍关心的问题。本设计重点介绍用杭州康芯电子有限公司生产的KX_7C5EE+家庭实验开发板,利用数控分频器设计硬件乐曲演奏电路(电子琴),使读者初步了解VerilogHDL硬件描述语言和Quartus II开发环境。
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编号:
FPGA 与 CPLD 技术
设计报告
题 目: 乐曲硬件演奏电路设计
院 (系): 电子工程与自动化学院
专 业: 控制理论与控制工程
学生姓名:
学 号:
同 作 者:
指导教师:
职 称:
题目类型:
理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发
2011 年 05 月 20 日
EDA 课程报告
摘 要
随着 EDA 技术的进展,基于可编程的数字电子系统设计的完整方案越来越
受到人们的重视。与利用微处理器(CPU 或 MCU)来实现乐曲演奏相比,以纯硬
件完成乐曲演奏电路的逻辑要复杂得多,如果不借助于功能强大的 EDA 工具和
硬件描述语言,仅凭传统的数字逻辑技术,即使最简单的演奏电路也难以实现。
如何使用 EDA 工具设计电子系统是人们普遍关心的问题。本设计重点介绍用杭
州康芯电子有限公司生产的 KX_7C5EE+家庭实验开发板,利用数控分频器设
计硬件乐曲演奏电路(电子琴),使读者初步了解 VerilogHDL 硬件描述语言
和 Quartus II 开发环境。
关键词: VerilogHDL,数控分频器、硬件乐曲演奏电路
Abstract
With technology development, EDA based on programmable digital electronic
system design of integrated approach by more and more people's attention.Compared
with using CPU or MPU to play music, using complete hardware implementation to
achieve playing music is much more complicated. It is very demanding to design even
the most simplest player circuit just by using traditional digital logic technologies,
without the help from a powerful EDA tool or hardware description language.* In this
paper, we introduce the KX_7C5EE+ Family experimental development board from
HongZhou KongXin electronic Inc, and explain how to design a music player circuit
using a digital frequency multiplex system. The readers can get familiar with
VerilogHDL hardware description language and Quartus II developing environment.
Key words: VerilogHDL, digital frequency multiplex system, music player circuit
hardware.
EDA 课程报告
目 录
引言............................................................................................................................................................1
1.功能目的及要求.....................................................................................................................................1
2.工作原理.................................................................................................................................................2
2.1 乐曲音调的控制..................................................................................................................................2
2.2 乐曲节奏的控制..................................................................................................................................3
2.3 乐谱发生器..........................................................................................................................................4
2.4 音乐硬件演奏电路总体设计流程......................................................................................................4
3.方案论证及设计步骤.............................................................................................................................5
4.模块图及程序设计.................................................................................................................................6
4.1 环 PLLU..............................................................................................................................................6
4.2 乐曲控制长度计数器 CNT138T........................................................................................................7
4.3 分频电路 FDIV...................................................................................................................................8
4.4 预置数译码器 F_CODE.....................................................................................................................9
4.5 数控分频电路模块 SPEAKER........................................................................................................10
4.6 乐曲演奏数据文件............................................................................................................................11
4.7 乐谱码 ROM.....................................................................................................................................12
4.8 音调高低显示 ROM.........................................................................................................................13
4.9 其他相关 ROM.................................................................................................................................13
4.10 多路选择器......................................................................................................................................14
5. 仿真测试..............................................................................................................................................15
5.1 计数器 CNT138T 仿真.....................................................................................................................15
5.2 预置数译码器 F_CODE 仿真..........................................................................................................15
5.3 分频电路 FDIV.................................................................................................................................16
5.5 整体原理图........................................................................................................................................16
心得体会..................................................................................................................................................17
致 谢........................................................................................................................................................18
参考文献..................................................................................................................................................18
附录:......................................................................................................................................................20
桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸
引言
随着科学技术的发展,特别是进入到 20 世纪 90 年代后,电子设计自动化
(EDA)技术的发展和普及给数字系统的设计带来了革命性的变化。在器件方
面,可编程逻辑器件飞速发展。利用 EDA 工具,采用可编程逻辑器件,正在成
为数字系统设计的主流。
EDA 技术以计算机硬件和系统软件为基本平台,包括了电子电路设计的各
个领域,融合了大规模集成电路制造技术,FPGA/CPLD 编程下载技术,自动
检测技术等等;因此 EDA 技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能
性。利用 FPGA 设计有两个优点:硬件设计软件化,高度集成化,高工作效率。
随着 EDA 技术的进展,基于可编程的数字电子系统设计的完整方案越来越受
到人们的重视。组成音乐的每个音符的发音频率及其持续时间是该乐曲能连续
演奏的两个基本要素。乐谱和节拍发生器在基准时钟 CLK4Hz 的同步下,根据
乐谱中每一个音符的节拍数产生相应的发音持续时间,并在这段时间内将要发
音的音符特征送到频率预置数查找表,查出与该音符应的计数器初值。音调发
生器在音调基准时钟 CLK20MHz 的同步下,以频率预置数查找表中获的计数
初值并进行模 2048 的分频计数。再经过 2 分频的波形整形后,得到每一个音
符所要出的音调的震荡频率,将此信号输出到蜂鸣器,就可以播放出事先保存
好的美妙音乐了。
1.功能目的及要求
设计目的:
本课程设计主要是基于 Verilog HDL 设计乐曲演奏电路,系统实现是用硬件
描述语言 Verilog HDL 按分频控制的方式进行设计,然后进行编程、时序仿真、
电路功能验证,奏出美妙的乐曲。该设计的目的在于加深对 EDA 技术的理解,
掌握乐曲演奏电路的工作原理,了解怎样控制音调的高低变化和音长,从而完
成乐曲的自动循环演奏。
本设计功能如下:
简谱码可以由数码管显示出来。
高八度音指示,可由发光管指示。
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