实验六 音阶2006.pdf

83 实验六实验六音阶发生器实验音阶发生器实验 一 实验目的 1 了解音阶发生的原理 学会用硬件描述语言来建立音阶发生器模块 2 利用该软件进行可编程逻辑器件设计 完成音节发生器的逻辑仿真功能 3 使用编译器将设计实现 下载到 JDEE 10 实验箱上进行调试和验证所设计的音阶发 生器的功能 二 实验器材 1 Pentium 计算机一台 2 JDEE 10 实验箱一只 三 实验要求 利用实验板构成一个音阶发生器 要求能产生音名 A到G 之间的音阶 以一秒一个音阶 的速度自动演奏 并可随时手控停在某个音阶上 为了知道音名 要求能以简谱方式显示 之 音名与频率的关系 音乐上的十二平均律规定 每两个八度音之间的频率相差一倍 在这两个八度音之间 分成十二个半音 每两个相领半音的频率比为 另外还规定 音 12 2 名 A 的频率为 440Hz 音名 B 到 C 之间 E 到 F 之间为半音 其余为全音 这样 可计算得 从 A 简谱的低音 6 到 al 简谱的高音 6 之间的每个音名的频率为 A 440Hza 880Hzal 1760Hz B 493 88Hzb 987 76Hz C 523 25Hzc 1046 50Hz D 587 33Hzd 1174 66Hz E 659 25Hze 1318 51Hz F 698 46Hzf 1396 92Hz G 783 99Hzg 1567 98Hz 四 方案设计和例程 由高频分得低频 采用以下思路 时钟频率 4MHz 其周期为 1 4M 0 00000025S 而音频 a1 为 1760Hz 其周期远大于 4MHz 的周期 而 4M 1760 2272 因此 如果设计 一个 2272 进制的计数器 其时钟输入为 4MHz 那其进位信号就是 2272Hz 用这样的方 法可以产生其它任意频率的信号 a 可由 a1 二分频得到 由于频率较高 需加入一个 t 触 发器 下面给出部分源程序及顶层图 a1 的频率发生器 subdesignfreqaa 84 clk input 4MHz 频率输入 freqaa outpu a1 的频率输出 variable count 20 0 dff begin defaults freqaa gnd end defaults count clk clk if count h 8E0 then freqaa vcc count d h 0 2272 h 8E0 else count d count q 1 其余频率依此类推 end if end 频率顺序输出 subdesignmainplayer alow ahigh a1 blow bhigh clow chigh dlow dhigh 例程给出了一个高 低音循环演奏 的源程序 elow ehigh flow fhigh glow ghigh input clk input 1Hz 输入 每秒发一个音 spk output 喇叭输出 variable count 4 0 dff 引用计数器 begin count clk clk if count h 0 then spk alow end if if count h 1 then spk blow end if if count h 2 then spk clow end if if count h 3 then spk dlow end if if count h 4 then spk elow end if if count h 5 then spk flow end if if count h 6 then spk glow end if if count h 7 then spk ahigh end if if count h 8 then spk bhigh end if if count h 9 then spk chigh end if 85 if count h a then spk dhigh end if if count h b then spk ehigh end if if count h c then spk fhigh end if if count h d then spk ghigh end if if count h e then spk a1 count d h 0 else count d count q 1 end if end 五 实验扩展功能 1 演奏乐曲 乐曲自选 2 用数码管实时显示乐曲简谱名称且按下一个按键后 暂停运行 3 或者改用点阵来显示音阶名 而不采用简谱 以上扩展功能的实验 学生可根据自己的能力选做 但所有的功能应在同一顶层文件 中实现 扩展功能也可按自己的设计思路来完成 但难度不可低