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成绩 中国农业大学 课程论文 （2011-2012学年夏季学期） 论文题目： 基于VerilogHDL的音乐 播放器设计 课程名称： PLD课程设计 任课教师： 薛一鸣 班　　级： 电子091 学　　号： 0908140818 姓　　名： 宋艳 基于Verilog HDL的音乐播放器设计 TOC \o 1-3 \h \z \u 1 设计目的 2 2 设计任务 2 3 系统设计 3 3.1 乐曲演奏部分 3 3.1.1音调的控制 3 3.1.2音长的控制 4 3.2 键盘扫描部分 8 3.3 数码管动态显示部分 12 3.4 LCD显示部分 14 4 心得体会 17 摘要：本实验主要在理论分析和具体的软件实现上，完成一个简易的音乐播放器，可以完成上一曲，下一曲，循环播放，暂停和液晶显示，同时还增加了手动按键编曲播放功能。在理论分析的基础上，用Verilog HDL语言编写源代码，再配合具体电路连接，实现对蜂鸣器振动的控制，以及对各项显示功能的切换控制等。 关键字：Verilog 频率 显示 音乐播放 1 设计目的 1）学习Verilog HDL的设计技巧，掌握乐曲演奏电路的工作原理； 2）学习音符与频率关系，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； 3）学习音频功放模块接口特点； 4）培养自主学习、正确分析和解决问题的能力。 2 设计任务 1、使用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，然后进行编程电路功能验证，奏出美妙的乐曲。 2、通过控制输出到扬声器的激励信号频率的高低和持续的时间，从 而使扬声器发出连续的乐曲声，且当乐曲演奏完成时，保证能自动从头开始演奏。 3、简易乐曲播放器可以实现的功能： 1）播放器内预存4首乐曲； 2）顺序播放：按内部给定的顺序依次播放3首乐曲，每首歌曲可以循环播放； 3）用三位数码管显示输出相应的高中低音符，并用一个数码管显示当前播放乐曲的顺序号，实现动态显示； 4）设置开始键和暂停键，乐曲播放过程中按暂停键则暂停播放，再按开始键则继续播放； 5）设置Next和Previous键，按Next键可以听下一首，按Previous键可以听上一首； 6）实现手动发音，就是按键发出特定的音符； 7)用LCD显示正在播放的歌曲名称，并显示下一首歌曲名称； 8）在音乐播放的同时,会有led流水灯的闪烁，以及LED矩阵的闪烁。 3 系统设计 3.1 乐曲演奏部分 乐曲演奏的原理是这样的：组成乐曲的每个音符的频率值（音调）及其持续的时间（音长）是乐曲能连续演奏所需的两个基本数据，因此只要控制输出到扬声器的激励信号频率的高低和持续的时间，就可以使扬声器发出连续的乐曲声。 3.1.1音调的控制 频率的高低决定了音调的高低。音乐的十二平均率规定：每两个8度音（如简谱中的中音1与高音1）之间的频率相差一倍。在两个8度音之间，又可分为12个半音，每两个半音的频率比为12√2。?另外，音名A（简谱中的低音6）的频率为440Hz，音名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1至高音1之间每个音名对应的频率，如表3.11所示： 表3.11 简谱中的音名与频率的关系 音名 频率/Hz 音名 频率/Hz 音名 频率/Hz 低音1 261.63 中音1 523.25 高音1 1045.50 低音2 293.67 中音2 587.33 高音2 1174.66 低音3 329.63 中音3 659.25 高音3 1318.51 低音4 349.23 中音4 698.46 高音4 1396.92 低音5 391.99 中音5 783.99 高音5 1567.98 低音6 440.00 中音6 880.00 高音6 1760.00 低音7 493.88 中音7 987.76 高音7 1975.52 所有不同频率的信号都是从同一个基准频率分频得到的。由于音阶频率多为非整数，而分频系数又不能为小数，故必须将计算得到的分频数四舍五入取整。若基准频率过低，则由于分频比太小，四舍五入取整后的误差较大；若基准频率过高，虽然误差变小，但分频数将变大。实际的设计综合考虑这两方面的因素，在尽量减小频率误差的前提下取合适的基准频率。本例中选取1MHz为基准频率。实际上，只要各个音名间的相对频率关系不变，演奏出的乐曲听起来都不会“走调”。 各音阶频率及相应的分频比如表2所示。为了减小输出的偶次谐波分量，最后输出到扬声器