FPGA课程设计报告--简易电子琴的设计

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1、 FPGA 课程设计报告课程设计报告 题 目：简易电子琴设计及 FPGA 功能验证 院 系： 专业班级： 学生姓名： XX 导师姓名： XX 起止时间： 2012、6、18 至 2012、6、29 一一、课程课程设计设计任务任务： 本设计一个简易电子琴，具体功能如下： 1、具有手动弹奏和自动播放功能； 2、以按键或开关作为电子琴的琴键，输出 7 个音节的音阶； 3、可以自动播放曲目至少两首。 二、二、课程课程设计目的：设计目的： 1、培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力； 2、深入学习 Verilog HDL，了解其编程环境； 3、学会运用 Modelsim和 Quartus II 等编程

2、仿真软件； 4、将硬件语言编程与硬件实物功能演示相结合，加深理解 Verilog HDL 的学习； 三、使用环境：三、使用环境： 1、软件：Modelsim和 Quartus II 等编程仿真软件； 2、硬件：FPGA 开发板。 四、四、课程设计详细方案及功能验证：课程设计详细方案及功能验证： 1、总体总体实现实现方案方案： 1、简易电子琴的设计通过软硬件结合实现，硬件系统包括主控器芯片、9 个按键、LED、蜂鸣器等，软件资源包括编写 Verilog HDL 程序的应用软件 Modelsim 和仿真软件 Quartus II。电子琴有按键代替琴键的弹奏功能和自动播放 功能。 2、整个程序总共分

3、 5 个模块：主模块，按键模块，曲目 1 模块，曲目 2 模块， 曲目 3 模块。 整个方案总共用了 9 个按键（key1key9） ，按键 key1key7 作为琴键，通过 这七个按键键入不同的音阶。主模块中 key8、key9 两个按键用于选择是自动播 放还是弹奏曲目，令 mm=（key8、key9） ，用 mm 值的不同选择调用不同模块。 如果 mm=00，则程序调用按键模块；如果 mm=01，则调用曲目 1 模块，播放曲 目 1；如果 mm=10，则调用曲目 2 模块，播放曲目 2；如果 mm11，则调用曲目 3 模块，播放曲目 3。 本次设计的框图： 2、输入输出信号描述：、输入输出

4、信号描述： 具体功能描述： 信号源 输入/输出 功能描述 inclk Input 时钟频率 50M key（19） Input 键入以及选择曲目 num Output 数码管显示 out_r Output 根据 r 选择不同模块 3、顶层划分：顶层划分： 主模块主模块 （key1.key2.key3.key4.key5.key6.key7.key8.key9） outclk beep_r 主模块 9个 按 键 （key1key9） 控制播放曲目 以及手动弹奏 手 动 弹 奏 （key1key7） 播 放 曲 目 （key8、key9） 按键模块 即琴键键入音阶， Key1key7 mm=00

5、mm=11 曲目 3 曲目 1 曲目 2 mm=01 mm=10 电 子 琴 Key （19） Inclk 7:0num Out_r（beep） 4、主要模块：、主要模块： 主模块： 功能描述：是四个子模块的核心，通过主模块分别调用四个不同的子模块。 管脚描述： 信号名称 输入 / 输出 源 功能描述 inclk Input Pin 系统时钟 50MHz Key(19) Input Pin 按键选择，键入作用 outclk Output Pin 模块选择输出 按键模块： 功能描述：通过按键 key1key7 键入不同的 7 个音阶，频率不同则蜂鸣器发音 就不同；通过 mm=（key8、key9

6、）的值选择调用不同曲目模块。 管脚描述： 信号名称 输入 / 输出 源 功能描述 inclk Input Pin 系统时钟 50MHz Key(17) Input Pin 按键键入 7 个不同音阶 Beep4 Output Pin 输出 7 个不同音阶 inclk 50MHZ 分 频 clk_6M mm num7:0 Key （89） 分 频 clk_6M Key （17） beep4 分 频 clk_6M clk_4HZ count state beep1 分 频 clk_6M clk_4HZ count state clk_4HZ beep2 分 频 clk_6M clk_4HZ count clk_4HZ state clk_4HZ beep3 曲目模块： 功能描述：不同的曲目模块输出不同的曲调，根据高低音对应的频率不同输出 不同曲调的曲目。在 50MHZ 的情况下对主时钟分频得到 6MHZ 的频率，得到