实验四硬件电子琴电路模块方案设计.doc

实验四 硬件电子琴电路设计一、实验目的：学习利用数控分频器设计硬件电子琴实验。二、原理说明：主系统由3个模块组成，例1是顶层设计文件，其内部有三个功能模块（如图1所示）：Speakera.v(例4) 和ToneTaba.v (例3)，NoteTabs.v (例2)。模块ToneTaba是音阶发生器，当8位发声控制输入Index中某一位为高电平时，则对应某一音阶的数值将从端口Tone输出，作为获得该音阶的分频预置值；同时由Code输出对应该音阶简谱的显示数码，如5，并由High输出指示音阶高8度显示。模块Speakera中的主要电路是一个数控分频器，它由一个初值可预置的加法计数器构成，当模块Speakera由端口Tone获得一个2进制数后，将以此值为计数器的预置数，对端口Clk12MHZ输入的频率进行分频，之后由Spkout向扬声器输出发声。增加一个NoteTabs模块用于产生节拍控制（Index数据存留时间）和音阶选择信号，即在NoteTabs模块放置一个乐曲曲谱真值表，由一个计数器的计数值来控制此真值表的输出，而由此计数器的计数时钟信号作为乐曲节拍控制信号，从而可以设计出一个纯硬件的乐曲自动演奏电路。 图1 硬件电子琴电路结构源程序如下：【例1】module songer(Clk1,Clk2,Code1,High1,Spkout); input Clk1,Clk2; output3:0 Code1; output High1,Spkout; wire10:0 Tone; wire3:0 ToneIndex; wire Q1,Q2; NoteTabs u0( .Clk(Q2), .ToneIndex(ToneIndex) ); ToneTaba u1( .Index(ToneIndex), .Code(Code1), .High(High1), .Tone(Tone) ); Speakera u2( .Clk(Q1), .Tone(Tone), .SpkS(Spkout) ); div_50 u3( .Clk1(Clk1), .Q1(Q1) ); div_27 u4( .Clk2(Clk2), .Q2(Q2) );endmodule【例2】module NoteTabs(Clk,ToneIndex); input Clk; output3:0 ToneIndex; reg7:0 Counter; always(posedge Clk ) beginif(Counter=138) Counter=8b00000000;else Counter=Counter+1b1;end Music u5( .address(Counter), .clock(Clk), .q(ToneIndex) ); endmodule【例3】module ToneTaba (Index,Code,High,Tone); input3:0 Index; output3:0 Code; output High; output10:0 Tone; reg3:0 Code; reg High; reg10:0 Tone; always (Index) begin case(Index) 4b0000 :begin Tone=11b11111111111;Code=4b0000;High=1b0;end/2047 4b0001 :begin Tone=11b01100000101;Code=4b0001;High=1b0;end/773 4b0010 :begin Tone=11b01110010000;Code=4b0010;High=1b0;end/912 4b0011 :begin Tone=11b10000001100;Code=4b0011;High=1b0;end/1036 4b0101 :begin Tone=11b10010101101;Code=4b0101;High=1b0;end/1197 4b0110 :begin Tone=11b10100001010;Code=4b0110;High=1b0;end/1290 4b0111 :begin Tone=11b10101011100;Code=4b0111;High=1b0;end/1372; 4b1000 :begin Tone=11b10110000010;Code=4b0001;High=1b1;end/1410; 4b1001 :begin Tone=11b10111001000;Code=4b0010;High=1b1;end/1480; 4b1010 :begin Tone=11b11000000110;Code=4b0011;High=1b1;end/1542; 4b1100 :begin Tone=11b11001010110;Code=4b0101;High=1b1;end/1622; 4b1101 :begin Tone=11b11010000100;Code=4b0110;High=1b1;end/1668; 4b1111 :begin Tone=11b11011000000;Code=4b0001;High=1b1;end/1728; default :begin Tone=11b11111111111;Code=4b0000;High11)begin PreClk=1b1; Count4=1; end else begin PreClk=1b0; Count4=11h7FF) begin Count11=Tone; FullSpkS=1b1; end else begin Count11=Count11+1b1; FullSpkS=0; endend always(posedge FullSpkS)begin Count2=Count2; if(Count2=1b1) SpkS=1b1; else SpkS=1b0; end endmodule【例5】WIDTH = 4 ; -“梁祝”乐曲演奏数据DEPTH = 256 ;ADDRESS_RADIX = DEC ;DATA_RADIX = DEC ;CONTENT BEGIN -注意实用文件中要展开以下数据，每一组占一行 00: 3 ; 01: 3 ; 02: 3 ; 03: 3; 04: 5; 05: 5; 06: 5;07: 6; 08: 8; 09: 8; 10: 8 ; 11: 9 ; 12: 6 ; 13: 8; 14: 5; 15: 5; 16: 12;17: 12;18: 12; 19:15; 20:13 ; 21:12 ; 22:10 ; 23:12; 24: 9; 25: 9; 26: 9; 27: 9; 28: 9; 29: 9; 30: 9 ; 31: 0 ; 32: 9 ; 33: 9; 34: 9; 35:10; 36: 7; 37: 7; 38: 6; 39: 6; 40: 5 ; 41: 5 ; 42: 5 ; 43: 6; 44: 8; 45: 8; 46: 9; 47: 9; 48: 3; 49: 3; 50: 8 ; 51: 8 ; 52: 6 ; 53: 5; 54: 6; 55: 8; 56: 5; 57: 5; 58: 5; 59: 5; 60: 5 ; 61: 5 ; 62: 5 ; 63: 5; 64:10; 65:10; 66:10; 67:12; 68: 7; 69: 7; 70: 9 ; 71: 9 ; 72: 6 ; 73: 8; 74: 5; 75: 5; 76: 5; 77: 5; 78: 5; 79: 5; 80: 3 ; 81: 5 ; 82: 3 ; 83: 3; 84: 5; 85: 6; 86: 7; 87: 9; 88: 6; 89: 6; 90: 6 ; 91: 6 ; 92: 6 ; 93: 6; 94: 5; 95: 6; 96: 8; 97: 8; 98: 8; 99: 9;100:12 ;101:12 ;102:12 ;103:10;104: 9;105: 9;106:10;107: 9;108: 8;109: 8;110: 6 ;111: 5 ;112: 3 ;113: 3;114: 3;115: 3;116: 8;117: 8;118: 8;119: 8;120: 6 ;121: 8 ;122: 6 ;123: 5;124: 3;125: 5;126: 6;127: 8;128: 5;129: 5;130: 5 ;131: 5 ;132: 5 ;133: 5;134: 5;135: 5;136: 0;137: 0;138: 0;END ;三、实验内容：1自己编写12.5MHZ和4HZ的分频程序div_50和div_27。用CLOCK=50MHZ(PIN_N2)的输入频率接入并进行分频得12.5MHz，此信号作为Speakera模块的输入频率；用CLOCK=27MHZ(PIN_D13)的输入频率接入并进行分频得4Hz，此信号作为NoteTabs模块的输入频率。2Music模块用LPM_ROM存放“梁祝”乐曲演奏数据，编写并加载.mif文件放置梁祝”乐曲演奏数据。3编译适配以上文件，给出仿真波形，最后进行下载和硬件测试实验。4选择LEDR3LEDR0发光管显示Code3Code0 (PIN_AC22,AB21,AF23, AE23