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类型21按键简易电子琴可自动播放乐曲知识讲解.doc

  • 上传人:精***
  • 文档编号:3919925
  • 上传时间:2024-07-23
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    关 键  词:
    21 按键 简易 电子琴 自动 播放 乐曲 知识 讲解
    资源描述:
    21按键简易电子琴可自动播放乐曲 精品文档 课程设计报告 课程名称:FPGA课程设计 (EDA技术及应用) 题 目:基于FPGA的简易电子琴设计 学 院: 物理与电子工程学院 专 业: 电 子 信 息 工 程 班 级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 起讫日期: 1 设计目的任务及要求 2 设计要求(简易电子琴的功能) 2 1.1 设计目的 2 1.2 设计要求 4 2、设计内容(实现过程) 2 一)、设计思路 1 二)、设计实现 2 1)按键输入的判断 5 A.代码 2 B.波形仿真图 6 2)按键去抖动 6 A.代码 6 B.波形仿真图 7 3)音乐自动播放 7 A.代码 7 B.波形仿真图 9 4)二选一选择器 9 A.代码 9 B.波形仿真图 9 5)按键的输出 10 A.代码 10 B.波形仿真图 11 6)分频预置数的产生 11 A.代码 12 B.波形仿真图 14 7)分频器 14 A.代码 14 B.波形仿真图 16 3、系统仿真与调试 2 4、结束语(感想和心得等) 20 5、主要参考文献 2 基于FPGA的简易电子琴设计 物理与电子工程学院 电子信息工程 1 设计目的任务及要求 1 简易电子琴 1) 设计一个能发出7个音阶的系统并能多种模式播放歌曲(歌曲可自定,至少3首) 2) 利用一基准脉冲产生1,2,3,。。。共7个音阶信号,进行弹奏; 3) 用指示灯显示节拍; 4) *能对弹奏乐曲存储并回放。 1.1设计目的 1、熟悉VHDL语言 2、学习电子琴的设计,调试,仿真以及对仿真波形的调试 1.2设计要求(简易电子琴的功能) 1、设计一个能发出7个音阶的系统并能多种模式播放歌曲(歌曲可自定,至少首) 2、 利用一基准脉冲产生1,2,3,。。。共7个音阶信号,进行弹奏; 3、 用指示灯显示节拍; 4、 *能对弹奏乐曲存储并回放。 2、设计内容 分频预置数ToneTabs 二选一选择器mux21c 自动播放Notetabs 一)、设计思路 分频器SPEAKER 按 键 输 出 SWI 按键去抖动 FEN 按键输入判断ceshi 按 键 输 入 发出音乐 spkout 二)、设计实现 本设计实现了能发出底、中、高三个节拍的7个音阶的系统,整个系统共有3首歌曲,这三首歌曲具有顺序播放和随机切换歌曲的播放功能。能随意弹奏每首歌曲,同时具有数码管显示每个音阶所对应的阿拉伯数字,不同的节拍我们也有相应的指示灯作为区分,在低音时无指示灯亮,中音时有一个亮,高音时有两个指示灯亮。 1)按键输入的判断: a.代码 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY ceshi IS PORT(s: IN STD_LOGIC; Y:out std_logic); END ENTITY ceshi; ARCHITECTURE FUN OF ceshi IS begin PROCESS(s) BEGIN IF s='1' THEN Y <='1'; ELSE y<='0'; end if; end process; END ARCHITECTURE FUN; b.波形仿真图 2)按键去抖动 a.代码 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY FEN IS PORT(CLK,KIN:IN STD_LOGIC; KOUT:OUT STD_LOGIC); END; ARCHITECTURE BHV OF FEN IS SIGNAL KL,KH:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(CLK,KIN,KL,KH) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN IF(KIN='0') THEN KL<=KL+1; ELSE KL<="0000";END IF; IF(KIN='1') THEN KH<=KH+1; ELSE KH<="0000";END IF; IF(KH>"1100") THEN KOUT<='1'; ELSIF(KL>"0111") THEN KOUT<='0'; END IF; END IF; END PROCESS; END; b.波形仿真图 3)产生节拍控制和音阶选择信号 a.代码 3)音乐自动播放 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY NOTETABS IS PORT(CLK : IN STD_LOGIC; S : IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); TONEINDEX : OUT STD_LOGIC_VECTOR( 4 DOWNTO 0)); END ENTITY NOTETABS; ARCHITECTURE FUN OF NOTETABS IS COMPONENT MUSIC PORT ( address : IN STD_LOGIC_VECTOR (8 DOWNTO 0); clock : IN STD_LOGIC ; q : OUT STD_LOGIC_VECTOR (4 DOWNTO 0) ); END COMPONENT; SIGNAL COUNTER : STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(CLK,COUNTER) BEGIN IF (COUNTER=432) THEN COUNTER<="000000000"; ELSIF (CLK'EVENT AND CLK ='1') THEN COUNTER<= COUNTER+1; END IF; IF(S="11" AND COUNTER>144) THEN COUNTER<="000000000"; ELSIF(S="10" AND (COUNTER <144 OR COUNTER>288)) THEN COUNTER<="010010000"; ELSIF (S="01" AND (COUNTER <288 OR COUNTER>432)) THEN COUNTER<="100100000"; ELSE END IF; END PROCESS; U1 : MUSIC PORT MAP(address=>COUNTER,q=>TONEINDEX,clock=>CLK); END ARCHITECTURE FUN; b.波形仿真图 4)二选一选择器 a.代码 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux21c IS PORT(k_code,toneindex:IN STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0); key:IN STD_LOGIC; index:OUT STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0)); END; ARCHITECTURE five OF mux21c IS BEGIN PROCESS(k_code,toneindex,key) BEGIN IF key='1' THEN index<=k_code; ELSE index<=toneindex; END IF; END PROCESS; END five; b.波形仿真图 5)按键的输出 a.代码 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY SWI IS PORT(A,B,C,D,E,F,G ,H,I,K,L,M,N,O,P,Q,R,S,T,U: IN STD_LOGIC; Y : OUT STD_LOGIC_VECTOR( 4 DOWNTO 0)); END ENTITY SWI; ARCHITECTURE FUN OF SWI IS SIGNAL J : STD_LOGIC_VECTOR( 19 DOWNTO 0); BEGIN J<=A&B&C&D&E&F&G&H&I&K&L&M&N&O&P&Q&R&S&T&U; P1: PROCESS(J) BEGIN CASE (J) IS when "11111111111111111111" => Y<="00000"; WHEN "11111111111111111110" => Y<="00001"; WHEN "11111111111111111101" => Y<="00010"; WHEN "11111111111111111011" => Y<="00011"; WHEN "11111111111111110111" => Y<="00100"; WHEN "11111111111111101111" => Y<="00101"; WHEN "11111111111111011111" => Y<="00110"; WHEN "11111111111110111111" => Y<="00111"; WHEN "11111111111101111111" => Y<="01000"; WHEN "11111111111011111111" => Y<="01001"; WHEN "11111111110111111111" => Y<="01010"; WHEN "11111111101111111111" => Y<="01011"; WHEN "11111111011111111111" => Y<="01100"; WHEN "11111110111111111111" => Y<="01101"; WHEN "11111101111111111111" => Y<="01110"; WHEN "11111011111111111111" => Y<="01111"; WHEN "11110111111111111111" => Y<="10000"; WHEN "11101111111111111111" => Y<="10001"; WHEN "11011111111111111111" => Y<="10010"; WHEN "10111111111111111111" => Y<="10011"; WHEN "01111111111111111111" => Y<="10100"; WHEN OTHERS => NULL; END CASE; END PROCESS P1; END ARCHITECTURE FUN; b.波形仿真图 6)分频预置数的产生 a.代码 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY ToneTaba IS PORT ( Index : IN STD_LOGIC_VECTOR (4 DOWNTO 0); CODE : OUT STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0); HIGH1,HIGH2 : OUT STD_LOGIC; Tone : OUT STD_LOGIC_VECTOR (10 DOWNTO 0)); END; ARCHITECTURE one OF ToneTaba IS BEGIN Search : PROCESS(Index) BEGIN CASE Index IS WHEN "00000" => Tone<="11111111111"; CODE<="0000"; HIGH1 <='0';HIGH2 <='0'; WHEN "00001" => Tone<="01100000101"; CODE<="0001"; HIGH1 <='0';HIGH2 <='0';-- 773; WHEN "00010" => Tone<="01110010000"; CODE<="0010"; HIGH1 <='0';HIGH2 <='0';-- 912; WHEN "00011" => Tone<="10000001100"; CODE<="0011"; HIGH1 <='0';HIGH2 <='0';--1036; when "00100" => Tone<="10001000100"; CODE<="0100"; HIGH1 <='0';HIGH2 <='0'; WHEN "00101" => Tone<="10010101101"; CODE<="0101"; HIGH1 <='0';HIGH2 <='0';--1197; WHEN "00110" => Tone<="10100001010"; CODE<="0110"; HIGH1 <='0';HIGH2 <='0';--1290; WHEN "00111" => Tone<="10101011100"; CODE<="0111"; HIGH1 <='0';HIGH2 <='0';--1372; WHEN "01000" => Tone<="10110000010"; CODE<="0001"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='0';--1410; WHEN "01001" => Tone<="10111001000"; CODE<="0010"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='0';--1480; WHEN "01010" => Tone<="11000000110"; CODE<="0011"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='0';--1542; when "01011" => Tone<="11000100010"; CODE<="0100"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='0'; WHEN "01100" => Tone<="11001010110"; CODE<="0101"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='0';--1622; WHEN "01101" => Tone<="11010000100"; CODE<="0110"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='0';--1668; when "01110" => Tone<="11010011010"; CODE<="0111"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='0'; WHEN "01111" => Tone<="11011000000"; CODE<="0001"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='1';--1728; WHEN "10000" => Tone<="11011100100"; CODE<="0010"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='1'; WHEN "10001" => Tone<="11100000011"; CODE<="0011"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='1'; WHEN "10010" => Tone<="11100010001"; CODE<="0100"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='1'; WHEN "10011" => Tone<="11100001011"; CODE<="0101"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='1'; WHEN "10100" => Tone<="11101000010"; CODE<="0110"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='1'; WHEN "10101" => Tone<="11101001100"; CODE<="0111"; HIGH1 <='1';HIGH2 <='1'; WHEN OTHERS => NULL; END CASE; END PROCESS; END; b.波形仿真图 7)分频器 a.代码 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY SPEAKER IS PORT(CLK : IN STD_LOGIC; TONE : IN STD_LOGIC_VECTOR(10 DOWNTO 0); SPKS : OUT STD_LOGIC); END ENTITY SPEAKER; ARCHITECTURE FUN OF SPEAKER IS SIGNAL PRECLK,FULLSPKS : STD_LOGIC; BEGIN PROCESS(CLK) VARIABLE COUNT4 : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN PRECLK<='0'; IF COUNT4>11 THEN PRECLK<='1';COUNT4 :="0000"; ELSIF CLK'EVENT AND CLK = '1' THEN COUNT4:=COUNT4+1; END IF; END PROCESS; PROCESS(PRECLK,TONE) VARIABLE COUNT11 : STD_LOGIC_VECTOR(10 DOWNTO 0); BEGIN IF PRECLK'EVENT AND PRECLK ='1' THEN IF COUNT11 = 16#7FF# THEN COUNT11 := TONE ;FULLSPKS<='1'; ELSE COUNT11 := COUNT11+1;FULLSPKS<='0'; END IF; END IF; END PROCESS; PROCESS(FULLSPKS) VARIABLE COUNT2 : STD_LOGIC; BEGIN IF FULLSPKS'EVENT AND FULLSPKS= '1' THEN COUNT2 := NOT COUNT2; IF COUNT2 = '1' THEN SPKS<='1'; ELSE SPKS <='0'; END IF; END IF; END PROCESS; END ARCHITECTURE FUN; b.波形仿真图 3、系统仿真与调试 A、原理图: B、波形仿真 C、PCB图: D、调试图: 5、 主要参考文献 [1] 潘松 黄继业 EDA技术实用数据VHDL版(第五版) 科学出版社 2013 [2] 曹昕燕,周凤臣.EDA技术实验与课程设计.清华大学出版社,2006. [3] 阎石,数学电子技术基础.高等教育出版社,2003. 收集于网络,如有侵权请联系管理员删除
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