1、 1 音乐发生器设计音乐发生器设计 目目 录录 一：设计任务与要求一：设计任务与要求3 二：总体框图二：总体框图3 三：选择器件三：选择器件4 四：功能模块四：功能模块5 1：Songer 模块6 1)music 模块（程序）9 2）NoteTabs 模块（程序 仿真图）6 3）ToneTaba 模块（程序 仿真图）7 4）Speakera 模块（程序 仿真图）9 2：div 模块（程序 仿真图）12 3：七段译码器模块（程序）14 五：总体设计电路图五：总体设计电路图1 1.顶层设计 VHDL描述 songer 模块16 2.顶层文件的仿真结果 3.管脚分配图 4.EDA 硬件验证 六：心得
2、体会六：心得体会19 七：参考资料七：参考资料21 2 前前 言言 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，在众多的实现方法中，以纯硬件完成乐曲演奏，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 E
3、DA 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。本文介绍在 EDA 开发平台上利用 VHDL 语言设计数控分频器电路，用数控分频的原理 设计音乐硬件演奏电路，并定制 LPM-ROM 存储音乐数据，以挥着翅膀的女孩儿 菊花台乐 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。 3 一：设计任务与要求一：设计任务与要求 （1）利用数控分频器设计硬件乐曲演奏电路。 （2）利用给定的音符数据定制 R
4、OM“music”。 （3）设计乘法器逻辑框图，并在 QuartusII 上完成全部设计。 （4）与演奏发音相对应的简谱码输出在数码管上显示。 设计方案 方案一：利用纯硬件电路完成乐曲演奏。 方案二：利用 FPGA 来实现乐曲演奏电路。分成各个模块来完成演奏乐曲的任务。 方案对比 与利用 EDA 技术来实现音乐演奏相比较，纯硬件电路要复杂的多，而且不能在中途查 看是否正确。不如选择 EDA 来实现音乐演奏。 二：总体框图二：总体框图 图 1-电路原理框图 NOTETABS SPEAKERA 译码器 扬声器 TONETABAS 分频器 4 三：选择器件三：选择器件 1.EP1C12Q240C8
5、芯片及相应的连接设备 2.计算机 3.EDA 技术试验箱 四：功能模块四：功能模块 该主系统由三个模块：Songer.vhd、div.vhd、SEG7.Vhd(7 段译码器)组成。 首先定制 Songer.Vhd，此模块包括 3 个小模块，分别是 NoteTabs 模块，ToneTaba 模块，Speakera 模块，此外，我们还需建立一个名为“music”的 LPM_ROM 模块与 NoteTabs 模块连接。 根据给出的乘法器逻辑原理图及其模块的 VHDL 描述在 QUARTUS2 上完成设计。 完成编译，综合，仿真，管脚分配，编程下载。 1 对于模块 NoteTabs 的功能描述： 该模块的功能就是定义音符数据 ROM “music” 随着该模块中的计数器控制时钟频率速率作加法计数时，即地址值递增时，音符数据 ROM 中的音符数据。将从 ROM 中通过 ToneIndex40端口输向 ToneTaba 模块，演奏 挥着翅膀的女孩儿 菊花台 。在该模块中设置了一个 8 位二进制计数器（计数最 大值为 197） ，作为音符数据 ROM 的地址发生器。这个计
