EDA乐曲播放器设计(新).docVIP

《在系统编程技术》项目设计报告 课程名称 在系统编程技术 任课教师 设计题目 乐曲硬件演奏电路 班 级 09电子信息工程（1）班 姓名学号 成 绩 日 期 2012年6月6日 目 录 1题目分析 1 2设计方案 1 2.1顶层实体描述 1 2.2模块划分 2 2.3模块描述 2 2.3.1音乐节拍和音调发生器模块:noteabs 2 2.3.２音乐谱对应分频预制数查表电路模块:tonetaba 4 2.3.2音乐符数控11分频电路模块:SPEAKERA 4 2.4顶层电路图 5 3方案实现 6 3.1模块仿真及实现 6 3.1.1 tonetaba模块 6 3.1.2 speakera模块 6 3.1.3 noteaba模块 7 3.2顶层电路仿真及实现 7 4硬件测试及说明 7 5结论 8 6课程总结 8 7附录：程序代码 9 乐曲硬件演奏电路 1题目分析 本设计要求完成简单乐曲的播放，同时可以实现对乐曲播放的播放及暂停控制，以及歌曲选择的控制。为了达到以上要求，本设计选择了FPGA来实现。乐曲播放的基本要素就是节拍和音阶，而音阶对应不同的频率，节拍对应音阶的持续时间。本设计通过定制LPM-ROM在不同的地址段存储两首不同音乐数据，通过按键切换歌曲。ROM中的数据，以一定的时间（即节拍）读出，用数控分频的原理得出相应频率，驱动扬声器发出对应的音阶，从而来实现完整乐曲的播放。 2设计方案 2.1顶层实体描述 乐曲播放器顶层实体songer由4个输入、3个输出组成。其中len使能信号输入端，具有播放停止功能：当len输入高电平时顺序播放音乐，输入低电平时停止；lxz是选择信号输入端，在使能信号len输入高电平时，根据lxz输入的高低电平播放不同的音乐。CLK8HZ输入端输入8HZ的时钟信号，用于产生节拍基准，CLK12MHZ输入端输入12MHZ的时钟信号，用于实现分频音阶；CODE1[3..0]输出端输出与演奏发音相对应的简谱码；HIGH1是高八度音指示信号输出端，SPKOUT是声音输出端口，驱动扬声器播放音乐。 图1 顶层实体 2.2模块划分 按照顶层实体描述，本设计将乐曲播放器系统分为三个模块：ROM地址发生器，分频查找表和数控分频器。由自顶向下设计思想设计如下图： 图2 模块划分 2.3模块描述 2.3.1音乐节拍和音调发生器模块:noteabs noteabs地址发生器模块中包含有一个4位二进制计数器(计数最大值为256)的ROM，其作为音符数据ROM的地址发生器。每来一个时钟脉冲信号(clk)，4位二进制计数器就计数一次，ROM文件中的地址也就随着递增，音符数据ROM中的音符也就一个接一个连续的取出来了。 在地址发生器的VHDL设计中，这个计数器的计数频率选为4Hz，即每一计数值的停留时间为0.25秒，恰为当全音符设为1秒，四四拍的4分音符持续时间。例如，地址发生器在以下的VHDL逻辑描述中，“梁祝”乐曲的第一个音符为“3”，此音在逻辑中停留了4个时钟节拍，即1秒时间。那么相应随着程序[4]中的计数器按4Hz的时钟频率作加法计数时，即随地址递增时，将从音符数据ROM中将连续取出4个音符“3”通过toneindex[3..0]端口输向分频预置数模块。这样梁祝乐曲中的音符就一个接一个的通过toneindex[3..0]端口输向分频预置数模块。 en为noteabs模块的使能端，当en为高电平时，noteabs开始工作；xz为歌曲选择端，当xz为高电平时，选择歌曲2，反之，选择歌曲1；歌曲选择的原理即是，在ROM中不同的地址段存储不同的歌曲，当播放歌曲时选择相应的地址段；在本设计中，前１３８中存储的为《梁祝》，后１１７存储的为《送别》。 ROM的定制： 在QUARTUS||中编辑.mif文件。首先在File菜单下的New菜单上选择Text Editor File命令，进入文本编辑器，然后输入以上格式的数据文件。文件中的关键词WIDTH设置ROM的数据宽度；DEPTH设置ROM数据的深度，即4位数据的数量，文件中设置的256等效于8位地址线宽度；ADDRESS-RADIX=DEC和DATA-RADIX=DEC表示设置地址和数据的表达式格式都是十进制；地址/数据表以CONTENT BEGIN开始，以END结束；其中的地址/数据表达方式是冒号左边写ROM地址值，冒号右边写对应此地址放置的十进制数据，如46：9，表示46为地址，9为该地址中的数据。这样每读到一个地址，即可输出其相应的数据。文件编辑好后，保存时取文件名为“MUSIC.mif”，存盘