音频发生器Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:5841943
- 上传时间:2023-05-05
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:130.82KB
音频发生器Word文档下载推荐.docx
《音频发生器Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《音频发生器Word文档下载推荐.docx(13页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
5.2实验总结11
第一章设计任务及要求
1.1课程设计内容
设计一个数字音节发生器,能产生1234567í
八个音符,以每秒一个音符速率驱动蜂鸣器,并在数码管上显示相应的数字,并进一步用音阶形成一段乐曲,其中音阶频率分别为:
从中央C开始的音阶,频率分别是:
C——261.63
D——293.66
E——329.63
F——349.23
G——392.00
A——440.00
B——493.88
高音C---523.25
显示模式分为单次触发显示和连续显示两种。
1.2课程设计要求
1、要求独立完成设计任务。
2、课程设计说明书封面格式要求见《天津城市建设学院课程设计教学规范》附表1。
3、课程设计的说明书要求简洁、通顺,计算正确,图纸表达内容完整、清楚、规范。
4、测试要求:
根据题目的特点,采用相应的时序仿真或者在实验系统上观察结果
第二章设计思路
2.1设计原理
音乐产生原理及硬件设计由于一首音乐是许多不同的音阶组成的,而每个音阶对应着不同的频率,这样我们就可以利用不同的频率的组合,即可构成我们所想要的音乐了,我们可以利用计数器来产生这样频率信号,因此,我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可,发出产生1234567í
八个音符。
此次用4各模块设计出单次触发显示,分别为分频计数器,音调发生模块,二进制码至分频预置数译码器以及数码管静态显示模块。
在进一步用音阶形成一段乐曲设计中,添加了ROM存储器,将乐谱添加到程序中,并再设计一个计数器作为音符数据ROM的地址发生器。
采用11位二进制计数器分频可满足需要。
对于不同的分频系数,只要加载不同的预置数即可。
采用加载预置数实现分频的方法比采用反馈复零法节约资源,实现起来也容易一些。
音符的持续时间须根据乐曲的速度及每个音符的节拍数来确定。
本设计中将全音的持续时间设为1s,提供的4Hz的时钟频率即可产生四分音符的时长。
控制音长通过控制计数器预置数的停留时间来实现的,预置数停留的时间越长,则该音符演奏的时间也就越长。
每个音符的演奏时间都是0.25s的整数倍,对于节拍较长的音符,如二分音符,在记谱时将该音名联系记录两次即可。
对照以上规则可编制乐谱的程序。
为了减小输出的偶次谐波分量,最后输出到扬声器上的波形应为对称方波,因此在扬声器之前有一个二分频的分频器。
为了使演奏能循环进行,需另外设置一个时长计数器,当乐曲演奏完成时,保证能自动从头开始演奏!
2.2各模块的设计
我们利用EDA工具由自顶向下的设计方式,最后将四个模块进行整合,做出音节发生器整个系统的时序仿真图。
2.2.1音调发生模块
音调发生模块的作用是产生音阶的分频预置值。
当8位发声控制输入信号中的某一位为高电平时,则对应某一音阶的数值将输出,该数值即为该音阶的分频预置值,分频预置值控制数控分频模块进行分频,由此可得到每个音阶对应的频率。
图2.2.1是音调发生模块的原理图:
图2.2.2音调发生模块的原理图
音调发生模块可以由Verilog语言来实现,下面是一段主要代码:
moduleF_CODE(inx,code,h,to);
input[3:
0]inx;
output[3:
0]code;
outputh;
output[10:
0]to;
reg[10:
reg[3:
0]code;
regh;
always@(inx)
begin
case(inx)
1:
beginto<
=11'
H305;
code<
=1;
h<
=0;
end
2:
H390;
=2;
3:
H40C;
=3;
4:
H45C;
=4;
5:
H4AD;
=5;
6:
H50A;
=6;
7:
H55C;
=7;
8:
H582;
default:
H7FF;
endcase
end
endmodulee
2.2.2数控分频模块
在对计算机组成原理的学习中,我们知道数控分频器的功能是在输入端输入不同数据时,对输入时钟产生不同的分频比,输出不同频率的时钟,以改变输出信号的频率。
本设计中数控分频模块是利用并行预置数计数器对时基脉冲进行分频,得到与1、2、3、4、5、6、7、8七个音符相对应的频率。
图2.2.2为数控分频模块原理图如图:
图2.2.2数控分频模块原理图
数控分频模块可以由Verilog语言来实现,下面是一段主要代码:
moduleSPKER(clk,tn,spks);
inputclk;
input[10:
0]tn;
outputspks;
regspks;
0]cnt11;
always@(posedgeclk)
begin:
cnt11b_load
if(cnt11==11'
H7FF)
begincnt11=tn;
spks<
=1'
b1;
else
begincnt11=cnt11+1;
b0;
endmodule
2.2.37段显示译码器
7段数码是纯组合电路,通常的小规模专用IC,如74或4000系列的器件只能作十进制BCD码译码,然而数字系统中的数据处理和运算都是2进制的,所以输出表达都是16进制的,为了满足16进制数的译码显示,最方便的方法就是利用译码程序在FPGA/CPLD中来实现。
图2.2.3是数码管原理图模块:
图2.2.3数码管原理图模块
此模块可以由Verilog语言来实现,下面是一段主要代码:
moduleDECL7S(A,LED7S);
input[3:
0]A;
output[6:
0]LED7S;
reg[6:
always@(A)
begin
case(A)
0:
LED7S<
=7'
b0111111;
LED7S<
=7'
b0000110;
b1011011;
b1001111;
b1100110;
b1101101;
b1111101;
b0000111;
b1111111;
b0111111;
endcase
2.2.4ROM的创建
首先建立mif格式文件,选择对应地址线和数据宽点击OK,然后将谱子输入到地址中保存命名为music。
双击原理图,点击MegaWizardPlug-InManager管理按钮,进入编辑窗口,创建ROM。
图为ROM存入乐谱
图2.2.4.1ROM存入乐谱
图2.2.4.2music模块
2.2.5CNT138T计数器模块
此模块是一个8位二进制计数器,内部设置计数最大值为130,作为音符数据ROM的地址发生器。
此计数器的计数频率为4HZ。
即每一计数值的停留时间为0.25,恰为当全音符设为1s时,四四拍的4分音持续时间。
随着计数器CNT138T按4HZ的时钟速率作为加法计数时,
音乐自动连续播放。
原理图如下:
图2.2.5CNT138T计数器模块
modulecnt138T(clk,cnt8);
output[7:
0]cnt8;
reg[7:
0]cnt;
wireLD;
always@(posedgeclkorposedgeLD)
if(LD)cnt<
=8'
b00000000;
elsecnt<
=cnt+1;
assigncnt8=cnt;
assignLD=(cnt==130);
2.2.6顶层设计
把以上设计的各个模块进行整合,最后我们得到了系统的整个工作原理图
单触触发显示模式
连续显示模式
第三章系统仿真及下载编译
3.1音调发生模块仿真结果
3.2数控分频模块仿真结果
3.3数码管模块仿真结果
3.4整个系统仿真效果
第四章下载及检测
将程序下载到芯片中,引脚按已经设置的引脚号连接。
接入clk4MHZ周期信号,进行检测,数码管显示结果如下图:
第五章总结体会心得
5.1实验中的错误
刚知道题目后,完全没有头绪,不懂得音节发生器的工作原理,经过查找资料和请教老师,知道了音节发生器的工作原理以及其相关组成模块。
第一次是完全按照书本做的,将书上的所有模块都加了进去,但是将原理图连接好后,编译、下载完成、连接实验箱后,发不出相关的音调。
在老师的指导下,去掉了锁存器,完成了手动音节发生器,但是不能演奏乐曲,经过的再三调试和修改,添加了一个ROM存储器,然后得到了实验结果。
5.2实验总结
通过一星期的紧张工作,最后完成了我的设计任务——基于Verilog语言的音节发生器的设计。
通过本次课程设计的学习,我深深的体会到设计课的重要性和目的性所在。
本次设计课不仅仅培养了我们实际操作能力,也培养了我们灵活运用课本知识,理论联系实际,独立自主的进行设计的能力。
它不仅仅是一个学习新知识新方法的好机会,同时也是对我所学知识的一次综合的检验和复习,使我明白了自己的缺陷所在,从而查漏补缺。
希望学校以后多安排一些类似的实践环节,让我们学以致用。
通过这次课程设计,既锻炼了我的动手能力,也让我加深了对课堂上所学到的理论知识的理解,这给我提供了一个在学习生活中很难得的理论联系实际的机会,让了深刻体验到在对于设计时遇到的不同问题时,首先应该理解问题关键所在,因为用语言编写程序需要仔细认真的态度,一点点错误漏洞将导致整个源程序无法编译运行,阻碍下一步工作完成进度。
在应用Verilog的过程中让我真正领会到了其并行运行与其他软件(C语言)顺序执行的差别及其在电路设计上的优越性。
用Verilog硬件描述语言的形式来进行数字系统的设计方便灵活,利用EDA软件进行编译优化仿真极大地减少了电路设计时间和可能发生的错误,降低了开发成本,这种设计方法必将在未来的数字系统设计中发挥越来越重要的作用。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 音频 发生器