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湖南人文科技学院 课程设计报告 课程名称：VHDL语言与EDA课程设计 设计题目： 乐曲硬件演奏电路设计 系 别： 通信与控制工程系 专 业： 电子信息工程 班 级： 08电信二班 学生姓名: 王世伟 朱彩虹 学 号: 起止日期: 2011年06月13日 ~ 20年 06月26日 指导教师: 姚 毅 成继中 教研室主任： 侯海良 指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日 成绩评定 项 目 权重 成绩 王世伟 朱彩虹 1、设计过程中出勤、学习态度等方面 0.2 2、课程设计质量与答辩 0.5 3、设计报告书写及图纸规范程度 0.3 总 成 绩 教研室审核意见： 教研室主任签字： 年 月 日 教学系审核意见： 主任签字： 年 月 日 摘 要 乐曲演奏广泛用于自动答录装置、手机铃声、集团电话、及智能仪器仪表设备。实现方法有许多种，随着FPGA集成度的提高，价格下降，EDA设计工具更新换代，功能日益普及与流行，使这种方案的应用越来越多。如今的数字逻辑设计者面临日益缩短的上市时间的压力，不得不进行上万门的设计，同时设计者不允许以牺牲硅的效率达到保持结构的独特性。使用现今的EDA软件工具来应付这些问题，并不是一件简单的事情。FPGA预装了很多已构造好的参数化库单元LPM器件。通过引入支持LPM的EDA软件工具，设计者可以设计出结构独立而且硅片的使用效率非常高的产品。 本课设在EDA开发平台上利用VHDL语言设计数控分频器电路，利用数控分频的原理设计乐曲硬件演奏电路，并定制LPM-ROM存储音乐数据，以“两只老虎”乐曲为例，将音乐数据存储到LPM-ROM，就达到了以纯硬件的手段来实现乐曲的演奏效果。只要修改LPM-ROM所存储的音乐数据，将其换成其他乐曲的音乐数据，再重新定制LPM-ROM，连接到程序中就可以实现其它乐曲的演奏。 关键词：FPGA；EDA；VHDL；音乐  目 录 0 设计要求 1 1、方案论证与对比 1 1.1方案一 1 1.2方案二 1 1.3综合对比 1 2 乐曲演奏电路原理 2 2.1 音乐演奏电路原理 2 2.2 音符频率的获得 2 2.3 乐曲节奏的控制 3 2.4 乐谱发生器 3 2.5 乐曲演奏电路原理框图 3 3音乐硬件演奏电路的设计实现 4 3.1 地址发生器模块 4 3.1.1 地址发生器的VHDL设计 4 3.2 分频预置数模块 6 3.2.1 分频预置数模块的VHDL设计 6 3.3 数控分频模块 8 3.3.1 数控分频模块的VHDL设计 8 3.4 music模块 10 3.4.1 音符数据文件 10 3.5.2 LPM-ROM定制 12 3.6 顶层文件 14 4 时序仿真及下载调试过程 16 4.1 时序仿真图 16 4.2 引脚锁定以及下载 17 4.3调试过程及结果 17 5扩大乐曲硬件演奏电路的通用性 18 5.1 完善分频预置数模块的功能 18 设计总结与心得体会 21 参考文献 22 乐曲硬件演奏电路设计 设计要求 利用FPGA,设计一个乐曲硬件演奏电路。乐曲的12平均率规定：每2个八度（如简谱中的中音1与高音1）之间的频率相差1倍。在2个八度音之间，又可分为12个半音，每2个半音的频率比为12/2。另外，音符A的频率为440HZ，音符B到C之间，E到F之间为半音，其余为全音。由此可以计算出简谱中从低音l至高音1之间每个音符的频率。设计音符查找表电路模块，时钟模块，数控分频器模块，音乐节拍产生模块电路。 1、方案论证与对比 1.1方案一 利用FPGA来实现乐曲硬件演奏电路。乐曲的12平均率规定：每2个八度（如简谱中的中音1与高音1）之间的频率相差1倍。在2个八度音之间，又可分为12个半音，每2个半音的频率比为12/2。另外