基于FPGA的音乐流水灯设计

基于FPGA的音乐流水灯设计Xi邮电大学毕叶设计(文学论)题目：基于FPGA的音乐流水灯设计毕业设计(论文)完整性声明我声明，我提交的基于FPGA的音乐流水灯设计毕业论文是在指导老师的指导下独立研究和写作的结果，论文中引用的其他人的文件、资料、地图和资料均已明确标注。对本文的研究做出重要贡献的个人和团体已经明确表示感谢。我完全了解这一声明的法律后果，如果学位论文和材料的申请有任何不准确之处，我愿意承担相应的法律责任。作者签名：日期：月、年教员签名：日期：月、年Xi邮电大学毕业设计(论文)任务书学生姓名教师标题学校电子工程学院部门电子和信息工程专业贸易电子信息工作记录标题基于FPGA的音乐流水灯设计任务和要求音乐流水灯的控制通过FPGA实现，不同的刻度对应特定频率的方波信号，方波信号驱动蜂鸣器发出音乐，流水灯的闪烁根据不同的刻度进行控制。要求：1.掌握相应FPGA芯片的内部结构和引脚功能；2.设计音乐流水灯控制系统，包括播放和控制模块；3.存储2首音乐，设计相应的程序，通过模拟实现系统功能。专业：电子信息工程标题：基于FPGA的音乐流水灯设计工作进程开始和结束时间、工作内容2013年3月4日至3月18日，查阅资料，撰写开业报告。从2013年3月19日至4月4日，我掌握了Verilog语言和FPGA硬件相关知识。从2013年4月5日至4月30日，基于quartus2软件，使用Verilog语言进行编程。注意语言转换，二进制到十六进制(不同标尺对应于特定频率的方波信号)2013年5月1日至5月14日，设计了相应的程序，并通过quartus2仿真实现了系统工作。能从2013年5月15日到6月6日，我写了一篇论文来准备我的辩护。毕业答辩从2013年6月7日至6月14日。主要参考书目(材料):1.Verilog系统设计教程2.数字信号处理的FPGA实现主要仪器设备和材料：1.计算机和耗材2.仿真软件论文(设计)过程中教师的教学安排；每周五下午汇报本周的工作，并安排下周的任务。随机进入机房进行检查和指导；每个学生将每两周谈论一次内容。增加毕业设计后期的指导数量；平时有问题随时打电话或发邮件指导。计划描述：讲师签名：Xi邮电大学毕业设计(论文)开题报告题目名称：基于FPGA的音乐水上灯设计电子工程学院电子信息工程系电子信息工程专业电子类学生姓名：傅学浩：0讲师：报告日期：1.本课题涉及的问题及其应用现状综述Fpga(现场可编程门阵列)，即现场可编程门阵列，是基于PAL、GAL、CPLD等可编程器件进一步发展的产物。在专用集成电路领域，它以半定制电路的形式出现，不仅解决了定制电路的不足，还克服了原有可编程器件门电路数量有限的缺陷。众所周知，由发光二极管、蜂鸣器等小型设备组成的电子设备在当今的娱乐场所是不可缺少的。本课题研究的问题可以充分实现这些功能。“基于FPGA的音乐流水灯设计”也可以应用于玩具、汽车等。发出悦耳的音乐，显示耀眼的光，也可以应用于大型电子系统的显示部分，实现良好的人机操作界面。当然，用FPGA实现音乐流水灯有很多方法，可以通过HDL语言描述组合和时序逻辑电路来实现。NIOS处理器在FPGA中实现了更高的层次。基于FPGA的大型电子系统都需要LED或蜂鸣器来检测系统的正确性，因此本课题的研究可以无缝地嵌入到FPGA系统中。2.本主题需要关注关键问题、解决方案和可行性分析，以实现预期目标关键问题：1.FPGA芯片内部硬件工作原理2.音乐演奏的基本原则3: Verilog语言编程部分解决方案：首先，我们应该熟悉FPGA内部硬件的工作原理和音乐播放的基本原理。如果按下按键，然后用外部按键向现场可编程门阵列发送信号，这些信号可以实现音乐播放和控制。现场可编程门阵列对按键传输的信号进行分析，然后通过现场可编程门阵列的内部延时，使蜂鸣器对应的现场可编程门阵列芯片端口输出的高低电平持续时间与音乐的音阶相对应，从而实现蜂鸣器发出的预设声音，并以同样的方式点亮相应的发光二极管。实现预期目标的可行性分析；通过对相关原理和FPGA工作原理的理解，通过按不同的键选择要播放的歌曲，FPGA控制LED闪烁。通过硬件和软件的配合，完成了本课题。3.完成本课题的工作计划1.3月19日至4月4日，掌握Verilog语言和FPGA硬件相关知识；2.从4月5日到4月30日，使用Verilog语言进行基于QuartusII软件的编程，注重语言转换，二进制到十六进制的转换(不同的尺度对应特定频率的方波信号)；3.从5月1日到5月14日，设计了相应的程序，并通过quartus2仿真实现了系统功能。4.从4月28日到5月30日，人写了论文并准备辩护。5.6月1日-6月29日：毕业答辩。4.指导教师审核意见讲师(签名):2013年3月13日Xi邮电大学毕业设计(论文)成绩评定表学生姓名傅性别男性的学生身份证专业课水平0902级电子设备主题名称基于FPGA的音乐流水灯问题类型毕业设计困难困难的毕业设计(论文)时间2013.3.42013.6.14教师殷亚芳(教授，职称)工作完成状态论文(千字)；设计和计算说明(千字)；图纸(页)；其他(包括附件):教员的意见分项分数：开放题的研究和演示分数；主题的质量(论文的内容)分为三个部分。创新分数；论文写作(标准)分；学习态度要点；外语翻译讲师评审结果：讲师(签名):月、年回顾教师的意见子项得分：子项得分；开放式问题的研究和演示点；主题的质量(论文的内容)分为三个部分。创新分数；论文写作(标准)分；外语翻译评估结果：评估老师(签名):年、月、日验收组的意见分项分数：准备分数；毕业设计(论文)质量分数；(操作)回答问题验收结果：验收老师(组长)(签字):年、月、日辩护小组的意见分项分数：准备分数；陈述得分。回答问题；仪表划分辩护结果：辩护小组组长(签名):年、月、日性能计算方法讲师分数20 (%)评估分数30 (%)接受分数20 (%)防御分数30 (%)学生的实际成绩(百分比)指导教师评估结果并检查结果国防成果概述对委员会意见的答复毕业论文(设计)总体评价结果(等级):学院国防委员会主任(签名):学院(签名)一年中的月日准备笔记目录摘要. IABSTRC二导言1可编程逻辑器件和可编程门阵列简介2.1可编程逻辑器件介绍22.2现场可编程门阵列简介.3Verilog hdl语言简介44 QuartusII开发环境和模型模拟10.0仿真软件简介54.1 Quartus II软件介绍54.2 Modelsim 10.0软件介绍65设计Verilog HDL代码并分析模型模拟结果65.1顶层模块.65.2重置模块85.3关键模块105.4核心模块125.5水上灯模块225.6数字管模块255.7蜂鸣器模块335.8简单测试平台测试代码355.9 Verilog HDL代码综合编译报告37结论39确认40参考文献41翻译42摘要FPGA器件的应用是继单片机之后嵌入式系统开发中最流行的关键技术之一。它在中国也有非常广泛的应用群体。与单片机开发相比，基于FPGA的开发和设计与以前的软件或硬件开发有很大的不同。Verilog HDL或VHDL等硬件描述语言有很多技巧和方法。Verilog HDL语言是一种标准的硬件设计语言，适用于电子系统设计的所有阶段。由于它易于被机器和人阅读，它支持硬件设计的开发、验证、综合、测试和硬件设计数据的交换，便于最终硬件电路的编写、维护、修改和获取。Verilog HDL语言简单、直观、高效。在各种设计工具(如仿真验证、时序分析、测试分析和综合)中，它采用标准的文本格式，具有多层次的抽象性。由于这些特点，大多数集成电路设计人员都采用了Verilog HDL语言。本文主要研究音乐流水灯的FPGA实现。两片音乐存储在FPGA中，音乐的播放、暂停、切换和停止可以通过四个外