VHDL数字电路与逻辑设计课程之音乐播放器Word文档格式.doc

VHDL数字电路与逻辑设计课程之音乐播放器Word文档格式.doc

《VHDL数字电路与逻辑设计课程之音乐播放器Word文档格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《VHDL数字电路与逻辑设计课程之音乐播放器Word文档格式.doc（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

4.4资源利用率------------------------------------------------------------------------------22

4.5实验总结----------------------------------------------------------------------------------22

4.5.1实验遇到的故障及问题-----------------------------------------------------------------------------22

4.5.2实验感想总结----------------------------------------------------------------------------------------22

第5部分附录----------------------------------------------------------------------------23

5.1元器件清单-----------------------------------------------------------------------------23

5.2参考书目--------------------------------------------------------------------------------23

第1部分实验介绍

1.1实验题目

简易音乐播放器

1.2实验摘要

本系统是采用EDA技术设计的一个简易的5音符电子琴和音乐播放器，该系统基于计算机中时钟分频器的原理，采用自顶向下的设计方法来实现，它可以通过按键输入来控制音响。

系统实现是用硬件描述语言VHDL按模块化方式进行设计，然后进行编程、时序仿真、整合。

本系统功能比较齐全，有一定的使用价值

1.3任务及可实现功能

1.播放器内预存3首乐曲；

2.播放模式：

顺序播放、随机播放，或者自动弹奏模式，LED显示当前播放模式；

顺序播放：

按内部给定的顺序依次播放3首乐曲；

随机播放：

随机产生一个顺序播放3首乐曲；

自动弹奏：

可以手动弹奏想要的乐曲；

3.用数码管显示当前播放乐曲的顺序号；

4.设置开始/暂停键，乐曲播放过程中按该键则暂停播放，再按则继续播放；

5.设置Nexttone，Lasttone和Previous键，按Nexttone键可以听下一首，按Lasttone键可以听上一首，按Previous键回到本首重新开始；

6.用户可以自行设定播放顺序，设置完成后，播放器按该顺序依次

播放乐曲；

7.用户可以自行选择想听的歌曲，选择那首播放哪首

8.led等跟随音乐闪烁不同的颜色

9.点阵凭跟随音乐显示跳动的心

第2部分设计概要

2.1设计目的

（1）熟悉VHDL语言和Quartus2软件的使用

（2）理解状态机的工作原理和设计方法

（3）掌握利用EDA工具进行自顶向下的电子系统设计方法

2.2设计思路

根据VHDL自顶向下的设计思路，把简易乐曲播放器电路分为3个主要模块，即音乐播放music模块，音调发生tonet模块，数控分频speakera模块。

分好模块之后，编写每个模块的程序，分别生成项目符号，最后把生成的个项目符号用原理图的方式连接起来，然后编译、下载即可。

由图例表示如下：

输入（曲）输出（曲）

Speakera

ToneT

Music

2.3设计功能说明

1.音乐播放music模块

音乐播放模块的作用是产生发声控制输入信号。

当进行演奏时，有自此模块中的数作为发声控制输入，从而自动演奏音乐。

2.音调发生tone模块

音调发生模块的作用是产生音阶分频预置值。

当8位发生控制输入信号中的某一位为高电平时，则对应某一音阶的数值将输出，该数值即为该音阶的分频预置值，分频预置值控制数频分频模块进行分频，由此可得到每个音节对应的频率。

3.数控分频frequency模块

数控分频模块是对时基脉冲进行分频，得到与1，2，3，4，5，6，7七个音符相对应的频率。

4.灯光模块

控制led小灯，会跟着音乐打节拍。

5.点阵模块

控制点阵变化图形，跟随音乐，显示跳动的心脏

第3部分实验结果

3.1主程序流程图

否

是

上一首

本首

下一首

播放

是否播放/暂停

开始

顺序播放

随机播放

3.2主要功能模块代码

A．顶层函数mymusic

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

useieee.std_logic_signed.all;

ENTITYmineIS

PORT

（CLK50MHZ:

INSTD_LOGIC;

--主频50M

reset:

hang,lie,hangnew:

outstd_logic_vector（7downto0）;

--点阵

LED:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0）;

--彩灯功能

SOC:

INSTD_LOGIC;

--暂停或播放

SHOW:

OUTSTD_LOGIC;

--播放模式显示

NEXTONE:

--下一首

LASTONE:

--上一首

PREVIOUS:

--本首重来

SPKOUT:

--音频输出

MODE:

--播放模式

SEG:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0）;

--歌曲序号显示

CAT:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（5DOWNTO0）;

--第1个数码管显示歌曲序号

STOP:

INSTD_LOGIC

）;

END;

ARCHITECTUREoneOFmineIS

COMPONENTNoteTabs

PORT（clk:

--4Hz

ToneIndex:

OUTINTEGERRANGE0TO15;

--音调

SEG:

--7段数码管输出

RANDOM:

SOC:

--播放或暂停STOPORCONTINUE

NEXTONE:

--下一首

LASTONE:

--上一首

PREVIOUS:

INSTD_LOGIC;

--本首重来

MODE:

--播放模式

SHOW:

OUTSTD_LOGIC;

--播放模式显示

CAT:

--第1个数码管显示歌曲序号

reset3:

instd_logic;

hang3:

hangnew3:

lie3:

outstd_logic_vector（7downto0）

）;

ENDCOMPONENT;

COMPONENTToneT

PORT（Index:

ININTEGERRANGE0TO15;

--音调

LED:

Tone:

OUTINTEGERRANGE0TO16#7FF#--――分频系数

）;

COMPONENTSpeakera

PORT

（clk:

--1Mhz

Tone:

ININTEGERRANGE0TO16#7FF#;

--分频系数

SpkS:

OUTSTD_LOGIC）;

--给蜂鸣器的频率信号

ENDCOMPONENT;

COMPONENTdivide

port（

clk:

clk_out:

ENDCOMPONENT;

SIGNALTone:

INTEGERRANGE0TO16#7FF#;

SIGNALToneIndex:

INTEGERRANGE0TO15;

SIGNALT:

STD_LOGIC;

--分频信号

SIGNALCLK1MHZ:

--signalclk_tmp1:

std_logic;

signalstate:

integerrange0to2;

signalh3,hnew3,l3:

std_logic_vector（7downto0）;

CONSTANTLENGTH:

POSITIVE:

=8;

CONSTANTTAP1:

CONSTANTTAP2:

=4;

SIGNALPRBS:

SIGNALPRREG:

STD_LOGIC_VECTOR（LENGTHDOWNTO0）;

BEGIN

PROCESS（CLK50MHZ）--T分50M

VARIABLEb:

INTEGERRANGE0TO24;

BEGIN

IF（CLK50MHZ'

EVENTANDCLK50MHZ='

1'

）THEN

IF（b=24）THEN

b:

=0;

CLK1MHZ<

=NOTCLK1MHZ;

ELSE

b:

=b+1;

ENDIF;

ENDIF;

ENDPROCESS;

PROCESS（CLK1MHZ）--T分1M频为4Hz

VARIABLEC:

INTEGERRANGE0TO124999;

IF（CLK1MHZ'

EVENTANDCLK1MHZ='

IF（C=124999）THEN

C:

T<

=NOTT;

=C+1;

process（T,STOP）--产生一个伪随机信号

begin

ifSTOP='

then

prreg<

=（others=>

'

0'

）;

prreg（0）<

='

;

elsifT'

eventandT='

=（prreg（（length-1）downto0）&

（prreg（tap1）xorprreg（tap2）））;

endif;

endprocess;

prbs<

=prreg（length）;

--prbs随机为0或1

--fp:

dividePORTMAP（clk=>

CLK50MHZ,clk_out=>

clk_tmp1）;

u1:

NoteTabsPORTMAP（clk=>

T,MODE=>

MODE,SHOW=>

SHOW,ToneIndex=>

ToneIndex,

RANDOM=>

PRBS,SEG=>

SEG,SOC=>

SOC,NEXTONE=>

NEXTONE,LASTONE=>

LASTONE,PREVIOUS=>

PREVIOUS,CAT=>

CAT,hang3=>

h3,hangnew3=>

hnew3,lie3=>

l3,reset3=>

reset）;

u2:

ToneTPORTMAP（Index=>

ToneIndex,Tone=>

Tone,LED=>

LED）;

u3:

SpeakeraPORTMAP（clk=>

CLK1MHZ,Tone=>

Tone,SpkS=>

SPKOUT）;

B音乐播放模块notetabs

ENTITYNoteTabsIS

PORT（clk:

DUO:

--1

clk3,reset3:

ARCHITECTUREoneOFNoteTabsIS

SIGNALCounter:

INTEGERRANGE0TO152;

signalchushi:

std_logic_vector（14downto0）:

="

000000000000000"

signalgaowei:

std_logic_vector（1downto0）;

signaldiwei:

std_logic_vector（2downto0）;

CNT8:

PROCESS（clk,SOC,MODE,RANDOM,NEXTONE,LASTONE,PREVIOUS）

BEGIN

IF（clk'

EVENTANDclk='

）THEN

IF（NEXTONE='

ANDLASTONE='

ANDPREVIOUS='

ANDMODE='

ANDSOC='

）THEN--顺序播放模式下

SHOW<

--灯灭

IFCounter=152THENCounter<

ELSECounter<

=Counter+1;

ENDIF;

ELSIF（NEXTONE='

ANDLASTONE='

）THEN--随机播放模式下

--灯亮

IFCounter=47THEN--每首歌完后，如果随机信号为0则播放下一首歌

IFRANDOM='

THENCounter<

=48;

--如果为1，则播放前一首歌。

这一切都可由改变状态

ELSIFRANDOM='

THENCounter<

=97;

--计数器Counter来实现

ENDIF;