(畢業(yè)論文)音樂演奏系統(tǒng)

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1、音樂演奏系統(tǒng)摘要音樂演奏系統(tǒng)冃前得到廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)方法也有許多種，但隨著FPGA集成度的捉高，價格下降，EDA設(shè)計工具更新?lián)Q代，功能日益普及與流行，使運用EDA技術(shù)設(shè)計該系統(tǒng)的方案的應(yīng)用越來越多。因為FPGA預(yù)裝了很多已構(gòu)造好的參數(shù)化庫單元LPM器件，通過引入支持LPM的EDA軟件工具，設(shè)計者可以設(shè)計出結(jié)構(gòu)獨立而且硅片的使用效率非常高的產(chǎn)品。本次課程設(shè)計在EDA開發(fā)工具QuartusII9.1平臺上利用VHDL語言設(shè)計4X4矩陣式鍵盤電路Key_encoder,自動咅樂;播放控制電路NoteTabs,數(shù)控分頻器電路Tone_Tabl,二

2、選一數(shù)據(jù)選擇電路Mux21c,音節(jié)頻率產(chǎn)生電路Speakera,利用數(shù)控分頻的原理設(shè)計實現(xiàn)手動按鍵輸入和自動播放功能的音樂演奏系統(tǒng)電路，并通過定制LPM-ROM存儲音樂數(shù)據(jù)，以“兩只蝴蝶”樂曲為例，將音樂數(shù)據(jù)存儲到LPM-ROM,就達到了以純硬件的手段來實現(xiàn)樂曲的演奏效果。要想實現(xiàn)其他樂曲的演奏效果，只要修改LPM-ROM所存儲的咅樂數(shù)據(jù)，將其換成其他樂曲的音樂數(shù)據(jù)，再重新定制LPM-ROM,連接到程序中就可以實現(xiàn)其它樂曲的演奏?；贔PGA芯片的設(shè)計方法能夠使設(shè)計者有更多機會充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維，實現(xiàn)多種復(fù)朵數(shù)字邏輯系統(tǒng)的功能，因此基于

3、上述同一原理，可設(shè)置不同按鍵對應(yīng)不同的音符，實現(xiàn)手動按鍵輸入，達到電子琴的功能，提高了設(shè)計的靈活性和可擴展性。經(jīng)過對整體進行模塊化分析、編程、綜合、仿真及最終下載，完整實現(xiàn)簡易音斥器的播放功能。關(guān)鍵字：EDA,VHDL,數(shù)控分頻，F(xiàn)PGA,音樂演奏系統(tǒng)。目錄第一章緒論1§1?1設(shè)計目的和任務(wù)要求1§1.1.1設(shè)計日的1§1.1.2設(shè)計任務(wù)要求1§1.2EDA技術(shù)1§1.3VHDL語言2§1.4FPGA簡介2第二章總體設(shè)計4§2.1音樂演奏系統(tǒng)組成4§2.1.1音樂演奏系統(tǒng)電路基本原理4§2.1.2音符頻率的得到5§2.1.3自動播放樂曲

4、節(jié)奏控制5§2.1.4樂譜發(fā)生器6§2.1.54X4矩陣式鍵盤6§2.1.6音樂演奏電路總體設(shè)計6§2.2總體程序設(shè)計7§2.2.1頂層模塊VHDL程序7§2.2.2單元模塊設(shè)計9§2.2.34X4矩陣式鍵盤Key_encoderVHDL程序設(shè)計9§2.2.4自動樂曲播放模塊NoteTabsVIIDL程序設(shè)計10§2.2.5定制音符數(shù)據(jù)的ROM文件11§2.2.6音樂譜對應(yīng)分頻預(yù)置數(shù)查表電路Tone_tablVHDL程序設(shè)計12§2.2.7Speakera音樂符數(shù)控分頻模塊VHDL序設(shè)計14§2.2.84位數(shù)據(jù)寬度的二選一多路選擇器Mu

5、x21cVHDL程序設(shè)計.16§2.3VHDL音樂演奏系統(tǒng)仿真與調(diào)試16§2.3.1自動樂曲播放模塊NoteTabs的仿真16§2.3.2音樂譜對應(yīng)分頻預(yù)置數(shù)查表電路Tone,tab1模塊的仿真....17§2.3.2Speakera音樂符數(shù)控分頻模塊的仿真18§2.3.34X4矩陣式鍵盤Key_encoder模塊仿真19§2.3.44位數(shù)據(jù)寬度的二選一多路選擇黠Mux21c模塊仿真19第三章設(shè)計結(jié)論21章心得體會22參考文獻23第一章緒論§1.1設(shè)計目的和任務(wù)要求§1.1.1設(shè)計目的進一步鞏固理論知識，培養(yǎng)所學(xué)理論知識在實際中的應(yīng)用能

6、力；掌握EDA設(shè)計的一般方法；熟悉一?種EDA軟件，掌握一般EDA系統(tǒng)的調(diào)試方法；利用EDA軟件設(shè)計一個電子技術(shù)綜合問題，培養(yǎng)VHDL編程、書寫技術(shù)報告的能力。為以后進行工程實際問題的研究打下設(shè)計基礎(chǔ)?！?.1.2設(shè)計任務(wù)要求本次設(shè)計要求利用4x4矩陣式鍵盤作為電了琴按鍵輸入，用FPGA設(shè)計一個既可以區(qū)分不同咅高和咅階進行樂曲的演奏，又可以自動播放樂川I的電子琴。要求掌握樂曲的發(fā)聲原理，掌握4x4鍵盤以及咅頻功放模塊的原理及編程控制。下載并測試電路功能，分析芯片資源的占用情況?！?.2EDA技術(shù)EDA技術(shù)即電子設(shè)計自動化技術(shù)，它是以可編

7、程邏輯器件(PLD)為載體，以硬件描述語言(HDL)為主要的描述方式，以EDA軟件為主要的開發(fā)軟件的電子設(shè)計過程。它主要采用“自頂向下”的設(shè)計方法，設(shè)計流程主要包括：設(shè)計輸入、綜合、仿真、適配、下載。EDA技術(shù)主要有以下特征：(1)高層綜合的理論和方法取得進展，從而將EDA設(shè)計層次由RT級提高到了系統(tǒng)級，并推出了相應(yīng)的系統(tǒng)級綜合優(yōu)化工具，大大縮短了復(fù)雜ASIC的設(shè)計周期。(2)采用硬件描述語言來描述10萬門以上的設(shè)計，并形成了VHDL和Verilog-HDL兩種標準駛件描述語言。(1)采用平面規(guī)劃技術(shù)對邏輯綜合和物理版圖設(shè)計聯(lián)合管理，做

8、到在邏輯設(shè)計綜合早期階段就考慮到物理設(shè)計信息的影響。(2)為帶有嵌入式IP核的ASIC設(shè)計提供軟、頑件I辦同設(shè)計T具。(3)建立并行設(shè)計工具框架結(jié)構(gòu)的集成化設(shè)計環(huán)境，以適應(yīng)當今ASIC規(guī)模大而復(fù)雜、數(shù)字與模