湖南人文科技学院 课程设计报告 课程名称：VHDL语言与EDA课程设计 设计题目：乐曲硬件演奏电路设计 系别：通信与控制工程系 专业：电子信息工程 班级：08电信二班 学生姓名: 王世伟朱彩虹 学号:08409249 08409231 起止日期:2011年06月13日~20年06月26日 指导教师:姚毅成继中
教研室主任：侯海良
摘要 乐曲演奏广泛用于自动答录装置、手机铃声、集团电话、及智能仪器仪表设备。实现方法有许多种，随着FPGA集成度的提高，价格下降，EDA设计工具更新换代，功能日益普及与流行，使这种方案的应用越来越多。如今的数字逻辑设计者面临日益缩短的上市时间的压力，不得不进行上万门的设计，同时设计者不允许以牺牲硅的效率达到保持结构的独特性。使用现今的EDA软件工具来应付这些问题，并不是一件简单的事情。FPGA预装了很多已构造好的参数化库单元LPM 器件。通过引入支持LPM的EDA软件工具，设计者可以设计出结构独立而且硅片的使用效率非常高的产品。 本课设在EDA开发平台上利用VHDL语言设计数控分频器电路，利用数控分频的原理设计乐曲硬件演奏电路，并定制LPM-ROM存储音乐数据，以“两只老虎”乐曲为例，将音乐数据存储到LPM-ROM，就达到了以纯硬件的手段来实现乐曲的演奏效果。只要修改LPM-ROM所存储的音乐数据，将其换成其他乐曲的音乐数据，再重新定制LPM-ROM，连接到程序中就可以实现其它乐曲的演奏。 关键词：FPGA；EDA；VHDL；音乐
目录 设计要求 (1) 1、方案论证与对比 (1) 1.1方案一 (1) 1.2方案二 (1) 1.3综合对比 (1) 2 乐曲演奏电路原理 (2) 2.1 音乐演奏电路原理 (2) 2.2 音符频率的获得 (2) 2.3 乐曲节奏的控制 (3) 2.4 乐谱发生器 (3) 2.5 乐曲演奏电路原理框图 (3) 3音乐硬件演奏电路的设计实现 (4) 3.1 地址发生器模块 (4) 3.1.1 地址发生器的VHDL设计 (4) 3.2 分频预置数模块 (6) 3.2.1 分频预置数模块的VHDL设计 (6) 3.3 数控分频模块 (8) 3.3.1 数控分频模块的VHDL设计 (8) 3.4 music模块 (10) 3.4.1 音符数据文件 (10) 3.5.2 LPM-ROM定制 (12) 3.6 顶层文件 (14) 4 时序仿真及下载调试过程 (16) 4.1 时序仿真图 (16) 4.2 引脚锁定以及下载 (17) 4.3调试过程及结果 (17) 5扩大乐曲硬件演奏电路的通用性 (18) 5.1 完善分频预置数模块的功能 (18) 设计总结与心得体会 (21) 参考文献 (22)
重庆交通大学计算机与信息学院设计性实验报告 班级：通信工程专业 07 级 2 班 姓名（学号）： 实验项目名称：乐器演奏电路设计 实验项目性质：设计性 实验所属课程： VHDL 实验室(中心)： 指导教师：徐雯娟 实验完成时间： 2009 年 12 月 13 日
一、实验目的 1，了解普通扬声器的工作原理； 2，了解QuartusII4.1中提供了宏功能元件库mega_lpm。 3，使用LPM_ROM参数化存储模块。 二、实验内容及要求 要求能够演奏出《友谊地久天长》的曲调或可另选一段较完整的曲调。 （扩展要求：能够从数码管上显示出当前曲调的简谱和频率） 三、实验原理 1，音符的频率： 可以由上图中的U3获得，这是一个数控分频器。由其clk 端输入一具有较高频率（这里是12MHz）的信号，通过U3分频后由SPKOUT输出，U3对clk 输入信号的分频比由11位预置数Tone[10..0]决定。SPKOUT的输出频率将决定每一音符的音调，这样，分频计数器的预置值Tone[10..0]与SPKOUT 的输出频率，就有了对应关系。
2，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，图中模块U2的功能首先是为U3提供决定所发音符的分频预置数，而此数在U3输入口停留的时间即为此音符的节拍值。模块U2是乐曲简谱码对应的分频预置数查表电路，其中设置了乐曲全部音符所对应的分频预置数（一共8个），每一音符的停留时间由音乐节拍和音调发生器模块U1的clk的输入频率决定（如为4Hz）,这8个值的输出由对应于U2的3位输入值Index[2..0]确定。3，乐谱的存储： 在U1中设置了一个7位二进制计数器（计数最大值为65），作为音符数据ROM 的地址发生器。这个计数器的计数频率若选为4Hz，即每一计数值的停留时间为0.25秒，恰为当全音符设为1秒时，四四拍的4分音符持续时间。随着U1中的计数器按4Hz的时钟速率作加法计数时，即随地址值递增时，音符数据ROM 中的音符数据将从ROM中通过ToneIndex[2..0]端口输向U2模块，乐曲就开始连续自然地演奏起来了。 四、实验仪器、材料 1，2MHZ和4HZ的信号源 2，ACEX1K EP1K30TC144—1芯片 3，扬声器 五、方案设计（设计性实验需要，综合性实验无该项） 1，音符的产生： 音符的产生是利用数控分频器模块SPKEAR对输入的时钟信号CLK400KHZ进行分频，预置数为TONE[10..0],然后分频得出频率为CLK/2*(2048- TONE[10..0]),通过控制输入预置数TONE[10..0]来达到不同的输出频率,以达到控制扬声器发出不同的声音。 例如：当设置预置数TONE[10..0]为1538时，输出SPKEAR频率为396,为低音5。 2，频率的分频： 由于实验给定信号源为12MHZ，不满足数控分频器模块SPKEAR对输入时钟信号的要求，遂其进行30分频（PULSE30），产生0.4MHZ的时钟信号。 3，预置数的产生：
湖北大学物电学院EDA课程设计报告（论文） 题目：多功能数字钟设计 专业班级: 14微电子科学与工程 姓名：黄山 时间：2016年12月20日 指导教师：万美琳卢仕 完成日期：2015年12月20日
多功能数字钟设计任务书 1．设计目的与要求 了解多功能数字钟的工作原理，加深利用EDA技术实现数字系统的理解 2．设计内容 1，能正常走时，时分秒各占2个数码管，时分秒之间用小时个位和分钟个位所在数码管的小数点隔开； 2，能用按键调时调分； 3，能整点报时，到达整点时，蜂鸣器响一秒； 4，拓展功能：秒表，闹钟，闹钟可调 3．编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 4．答辩 在规定时间内，完成叙述并回答问题。
目录（四号仿宋_GB2312加粗居中） （空一行） 1 引言 (1) 2 总体设计方案 (1) 2.1 设计思路 (1) 2.2总体设计框图 (2) 3设计原理分析 (3) 3.1分频器 (4) 3.2计时器和时间调节 (4) 3.3秒表模块 (5) 3.4状态机模块 (6) 3.5数码管显示模块 (7) 3.6顶层模块 (8) 3.7管脚绑定和顶层原理图 (9) 4 总结与体会 (11)
多功能电子表 摘要:本EDA课程主要利用QuartusII软件Verilog语言的基本运用设计一个多功能数字钟，进行试验设计和软件仿真调试，分别实现时分秒计时，闹钟闹铃，时分手动较时，时分秒清零，时间保持和整点报时等多种基本功能 关键词:Verilog语言，多功能数字钟，数码管显示； 1 引言 QuartusII是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL 以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程，解决了传统硬件电路连线麻烦，出错率高且不易修改，很难控制成本的缺点。利用软件电路设计连线方便，修改容易；电路结构清楚，功能一目了然 2 总体设计方案 2.1 设计思路 根据系统设计的要求，系统设计采用自顶层向下的设计方法，由时钟分频部分，计时部分，按键调时部分，数码管显示部分，蜂鸣器四部分组成。这些模块在顶层原理图中相互连接作用 3 设计原理分析 3.1 分频器 分频模块：将20Mhz晶振分频为1hz，100hz,1000hz分别用于计数模块，秒表模块，状态机模块 module oclk(CLK,oclk,rst,clk_10,clk_100); input CLK,rst; output oclk,clk_10,clk_100;
EDA技术及创新实践（设计报告） 题目:乐曲硬件演奏电路设计 姓名:漩涡鸣人 学院:数理与信息工程学院 专业:电子科学与技术 班级:112 学号:1886****20 指导教师:汤大智 2014年6 月
一、设计目的及要求 实验目的： 1、理解音乐演奏的原理及分频器的原理与使用。 2、了解怎样控制音调的高低变化和音长，从而完成乐曲的自动循环演奏。 3、培养自主学习、正确分析和解决问题的能力。 要求：利用分频器设计硬件乐曲演奏电路；能通过数码管显示动态效果；通过一个开关实现两首乐曲的切换；在音乐播放的同时，会有led流水灯的闪烁。 二、设计原理 乐曲演奏的原理是这样的：组成乐曲的每个音符的频率值（音调）及其持续的时间（音长）是乐曲能连续演奏所需的两个基本数据，因此只要控制输出到扬声器的激励信号频率的高低和持续的时间，就可以使扬声器发出连续的乐曲声。 图1、顶层模块图 其中，乐谱产生电路用来控制音乐的音调和音长。控制音调通过设置计数器的预置数来实现，预置不同的数值可以使计数器产生不同频率的信号，从而产生
不同的音调。控制音长是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2分音符，在记谱时将该音名连续记录两次即可。 1、音调的控制 频率的高低决定了音调的高低。音乐的十二平均率规定：每两个8度音（如简谱中的中音1与高音1）之间的频率相差一倍。在两个8度音之间，又可分为12个半音，每两个半音的频率比为12√2。另外，音名A(简谱中的低音6)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[4]。由此可以计算出简谱中从低音1至高音1之间每个音名对应的频率，如表2所示： 表2简谱中的音名与频率的关系 所有不同频率的信号都是从同一个基准频率分频得到的。由于音阶频率多为非整数，而分频系数又不能为小数，故必须将计算得到的分频数四舍五入取整。若基准频率过低，则由于分频比太小，四舍五入取整后的误差较大；若基准频率
江西理工大学应用科学学院 SOPC/EDA综合课程设计报告 设计题目：硬件音乐演奏电路 设计者：徐达健 学号：08040108131 班级：测控081 指导老师：王忠锋 完成时间：2011年01月07日 设计报告综合测试总评 格式（10）内容 (40) 图表 （10） 答辩 （20） 平时 （20）
目录 一：设计原理 (3) 二：总体框图 (5) 三：选择器件 (7) 四：功能模块： (8) 1：NoteTabs模块（程序仿真图） (8) 2：ToneTaba模块（程序仿真图） (11) 3：Speakera模块（程序仿真图） (12) 五：总体设计电路图 (16) 1．顶层设计的电路原理图（Songer模块） (16) 2．Songer模块的程序 (16) 3．Songer顶层文件的仿真图形 (17) 4、锁定引脚 (17) 5、下载验证 (18) 六：结束语 (19)
七：心得体会 (20) 八：参考文献 (21) 一、设计原理 1.音乐演奏电路原理 这种频率的振荡可以用不同音符的代码所控制，从而分出不同频率的振荡，它采用编程方式将各种音符的代码预先存的计算机的内存中，利用软件和一定硬件电路配合将存放的乐曲代码有节地进行演奏，产生电子音乐。乐曲中每个音符的发生频率及其持续时间是乐曲能够连续演奏的两个关键因素。 图1.1 音乐演奏电路原理图
2.音符频率的获得 多本文中选取750KHz的基准频率。由于现有的高频时钟脉冲信号的频率为12MHz，故需先对其进行16分频，才能获得750KHz的基准频率。对基准频率分频后的输出信号是一些脉宽极窄的尖脉冲信号（占空比=1/分频系数）。为提高输出信号的驱动能力，以使扬声器有足够的功率发音，需要再通过一个分频器将原来的分频器的输出脉冲均衡为对称方波（占空比=1/2），但这时的频率将是原来的1/2。表1中各音符的分频系数就是从750KHz 的基准频率二分频得到的375KHz频率基础上计算得到的。 由于最大分频系数是1274，故分频器采用11位二进制计数器能满足要求，乐曲中的休止符，只要将分频系数设为0，即初始值=2048-1=2047，此时扬声器不会发声。3.乐曲节奏的控制 本文中的梁祝乐曲，最小的节拍为1/4拍，若将1拍的时间定为1秒，则只需要提供一个4Hz的时钟频率即可产生1/4拍的时长（0.25秒），对于其它占用时间较长的节拍（必为1/4拍的整数倍）则只需要将该音符连续输出相应的次数即可。 计数时钟信号作为输出音符快慢的控制信号，时钟快时输出节拍速度就快，演奏的速度也就快，时钟慢时输出节拍的速度就慢，演奏的速度自然降低。 4.乐谱发生器 本文将乐谱中的音符数据存储在NoteTABS中，如“梁祝”乐曲中的第一个音符为“3”，此音在逻辑中停留了4个时钟节拍，即1秒的时间，相应地，音符“3”就要在NoteTABS 中连续的四个地址上都存储。当一个4Hz的时钟来时，相应地存入NoteTABS中一个音符数据。
课程设计 设计题目： 学生姓名： 学号： 专业班级： 指导教师： 2015年月日
设计 题目成绩 课 程 设 计 主 要 内 容 指 导 教 师 评 语 签名：20 年月日
设计题目：测量放大器电路原理图和PCB板设计 一、实验目的 1.了解学习Protel 99SE的目的与意义； 2.掌握Protel 99SE绘制电路原理图方法与技巧； 3.掌握PCB设计方法与技巧。 二、实验要求 1.利用Protel 99SE绘制一张电路图; 2.对绘制好的电路图进行ERC检查; 3.生成网络表; 4.生成元件列表; 5.利用Protel 99SE完成对应的双面印刷电路板设计。 三、功率放大器设计 实验原理图如下图所示： 图1
四、protel制图 4.1设计电路原理图 1.电路原理图 电路原理图的设计是整个电路设计的基础，因此电路原理图要设计好，以免影响后面的设计工作。电路原理图的设计一般有如下步骤： (1)设置原理图设计环境； (2)放置元件； (3)原理图布线； (4)编辑和调整； (5)检查原理图； (6)生成网络表。 2.设计印刷电路板 印刷电路板设计是从电路原理图变成一个具体产品的必经之路,因此,印刷电路板设计是电路设计中最重要、最关键的一步。通常，印刷电路板设计的具体步骤如下： (1)规划电路板； (2)设置参数； (3)装入网络表； (4)元器件布局； (5)自动布线； (6)手工调整。 4.2 绘制测量放大器电路原理图 原理图设计最基本的要求是正确性，其次是布局合理，最后是在正确性和布局合理的前提下力求美观。根据以上所述的电路原理图设计步骤，两级放大器电路原理图设计过程如下： 1.启动原理图设计服务器 进入Protel 99 SE，创建一个数据库，执行菜单File/New命令，从框中选择原理图服务器（Schematic Document）图标，双击该图标，建立原理图设计文档。双击文档图标，进入原理图设计服务器界面。如图2
成绩 指导教师： 日期： 《EDA技术与VHDL语言设计》 课程设计 题目： EDA技术及其应用 ——乐曲演奏电路 姓名：陈 院系：电子信息工程学系 专业：电子信息工程 班级：电信092 学号： 910706220 指导教师：余尤好 2011年12 月
EDA 技术及其应用 ——乐曲演奏电路 陈 （电子信息工程学系 指导教师：余尤好） 摘要：利用EDA 技术对乐曲演奏电路进行仿真，设计者在EDA 软件平台上，用硬件描述语言HDL 完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作.EDA 是电子设计自动化（Electronic Design Automation ）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD ）、计算机辅助制造（CAM ）、计算机辅助测试（CAT ）和计算机辅助工程（CAE ）的概念发展而来的。 关键词：EDA 技术 仿真 乐曲演奏 一、概述 1.1设计目的及要求 本实验课程的目的，旨在通过上机实验，使学生加深理解EDA 技术的基本方法，帮助和培养学生建立利用原理图和硬件描述语言进行电路设计的基本方法和利用EDA 工具软件（MAX+plus Ⅱ或Quartus7.2）设计简单数字电子系统的能力，为以后从事有关数字电子系统方面的设计和研究开发工作打下基础。 为使演奏能循环进行，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。 1.2实验前预习 每次实验前，学生须仔细阅读本实验指导书的相关内容，明确实验目的和实验内容；明确实验原理与步骤；复习与实验内容有关的理论知识；预习仪器设备的使用方法、操作规程及注意事项。 1.3设计环境 计算机 MAX+plusII10.2 二、设计过程及原理 2.1乐曲演奏的原理 组成乐曲的每个音符的频率值（音调）及其持续的时间（音长）是乐曲能连续演奏所需的两个基本数据，因此只要控制输出到扬声器的激励信号的频率高低和持续时间，就可以使扬声器发出连续的乐曲声。首先来看怎样控制音调的高低变化。如下图1是乐曲演奏电路的原理框图，其中，乐谱产生的电路用来控制音乐的音调和音长。控制音调通过设置计数器的预置数来实现，预置不同的数值就可以使计数器产生不同频率的信号，从而产生不同的音调。控制音长是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越长。每个音符的演奏时间都是0.25s 的整数倍，对于节拍长的音符，如2分音符，在记谱时将该音名连续记录两次即可。 6MHz 扬声器 4Hz 数码管 图1 乐曲演奏电路原理框图 反馈预置计数器 2分频器 曲谱产生 音符显示
武夷学院实验报告 课程名称：逻辑设计与FPGA 项目名称: 乐曲硬件演奏电路设计 ______________ 姓名： 专业：微电子学 班级：14微电子 学号：04实验日期 、 实验预习部分: 1. 实验目的: 学习利用数控分频器设计硬件乐曲演奏电路。 2. 实验原理: 综合利用数控分频器、LPM ROMPLL 等单元电路设计硬件乐曲演奏电路。系统框图如图 1 所示由三个模块组成，分别为 NOTETABSTONETABASPEAKERA NOTETAB 模块（把教材图9-4中的CNT138T 和MUSIC 模块合在一起即为此模块）类似于弹 琴人的手指；TONETAB 模块类似于琴键；SPEAKER 类似于琴弦或音调发生器。 音符的频率由SPEAKER 模块（与教材图9-4中的SPKEF 模块对应）获得，这是一个数控分 频器。由其CLK 端输入一具有较高频率（12MHZ 的信号，通过SPEAKER 分频后由SPKOU 输出。 SPEAKER 对CLK 输入信号的分频比由11位预置数TONE[10..0]决定。SPKOU 的输出频率将决定 每一音符的音调，这样，分频计数器的预置值 TONE[10..0]与SPKOU 的输出频率就有了对应关 系。例如在TONETAB 模块（与教材图9-4中的F_COD 模块对应）中若取 TONE[10..0] = 1036, 图1硬件乐曲演奏电路结构框图 i.；E-Z
将发出音符“ 3”音的信号频率。
实验预习成绩（百分制）____________________ 实验指导教师签字：_________________________
湖北职业技术学院《EDA技术》课程设计报告 题目动态输出4位十进制频率计的设计所在学院电子信息工程学院 专业班级电信08304 学生姓名马强 学号08024839 指导教师王芳 完成日期2010年11月18 日
目录 一、概述 (3) 二、设计正文 (4) （一）设计目的 (4) （二）设计实现 (4) 1、端口说明 (4) 2、Cnt10模块说明 (5) 3、Tctl模块说明 (6) 4、锁存器reg16模块说明 (8) 5、Scan_led模块说明 (9) 6、顶层文件仿真 (10) 7、硬件下载 (11) 三、总结 (13) 四、感言 (14) 五、参考文献 (15)
概述 此次设计的主要目的是学习掌握频率计的设计方法；掌握动态扫描输出电路的实现方法；学习较复杂的数字系统设计方法。通过单位时间（1秒）内频率的计数来实现频率计的设计。此设计主要用四位十进制计数器，所以频率计数范围为100～9999Hz。然后锁存防止闪烁显示，最后由译码扫描显示电路输出到数码管进行显示输出。并且下载后会有一秒钟的延时后才会显示输出所计频率输出。设计下载后能够进行仿真频率的计数和静态显示，但是分频的设计程序有所缺陷导致长时间显示后会有1Hz的抖动。通过这次的设计能够更清楚的理解VHDL程序的描述语言，进行简单程序的编写和仿真。
动态输出4位十进制频率计的设计 一、目的 1.学习掌握频率计的设计方法。 2.掌握动态扫描输出电路的实现方法。 3.学习较复杂的数字系统设计方法 二、设计实现 4位十进制频率计外部接口如图1所示，顶层文件如图2所示，包含4中模块；Tctl、reg16、scan_led和4个cnt10。 （1）端口说明 F1Hz：给Tctl模块提供1Hz的频率输入。 Fin：被测频率输入。 scan_led：给scan_led模块提供扫描输入频率输入。 bt[1..0]：片选信号输出。 sg[6..0]:译码信号输出。 cout：进位输出。
EDA技术课程大作业 设计题目：乐器硬件演奏电路 院系：电子信息与电气工程学院 学生姓名： 学号：200902070018 专业班级： 2010 年12 月 4 日
乐曲硬件演奏电路 1. 设计背景和设计方案 1.1设计背景 目前，各领域的激烈竞争迫使人们不得不对办事效率格外重视，同时，这也是方便、高效的社会发展趋势之必要。随着科技发展及电子方面的成熟。数控分频器它成为这方面当之无愧的选择。本设计正是关于分频器在乐器硬件演奏电路系统的应用。与传统的纯硬件相比，简单有效，此设计可以适应多家可编程逻辑器件，便于组织大规模的系统设计；便于设计的复用继承和升级，具有广阔的应用前景。 1.2设计方案 该系统主要由NOTETABS,TONETABA,SPEAKERA三个模块组成，与利用微处理器CPU,MCU来实现乐曲演奏相比，以纯硬件完成乐曲演奏电路的逻辑要复杂的多，仅凭借传统的数字逻辑技术是难以实现的，因此，这里我们借助强大的EDA工具和VHDL硬件描述语言来完成。 模块SPEAKERA是数控分频器计数输出模块为一个11位的可预置数计数器。通过NOTETABS得到预置数，并对这些进行计数。由SPEAKERA的CLK端输入一具有较高的频率的信号，通过SPEAKERA分频后由SPKOUT输出，模块TONETABA的功能首先是为SPEAKERA提供决定所发音符的分频预置数，而此数在SPEAKERA输入口停留的时间即为此音符的节拍值。每一个音符的停留时间又由音乐节拍和音调发生器模块NOTETABS的CLK的输入频率决定，输出由对应于TONETABA的4位输入值INDEX[3..0]确定。输向TONETABA中INDEX[3..0]的输出值与持续的时间由模块NOTETABS决定。在NOTETABS中设置了一个8为二进制计数器作为音符数据ROM的地址发生器。这个计数器的计数频率选为4HZ，随着NOTETABS中的计数器按4HZ的时钟速率做加法计数时，即随地址值递增时，音符数据ROM中的音符数据将从ROM中通过TONEINDEX[3..0]端口输向TONETABA 模块，乐曲就开始连续自然地演奏起来了。 2. 方案实施 2.1 实现原理及算法的描述 首先，编写数控分频器计数输出模块SPEAKERA，其输入为clk, Tone ,输出为Spks,
摘要 乐曲演奏广泛用于自动答录装置、手机铃声、集团电话、及智能仪器仪表设备。实现方法有许多种，随着FPGA集成度的提高，价格下降，EDA设计工具更新换代，功能日益普及与流行，使这种方案的应用越来越多。如今的数字逻辑设计者面临日益缩短的上市时间的压力，不得不进行上万门的设计，同时设计者不允许以牺牲硅的效率达到保持结构的独特性。使用现今的EDA软件工具来应付这些问题，并不是一件简单的事情。FPGA预装了很多已构造好的参数化库单元LPM 器件。通过引入支持LPM的EDA软件工具，设计者可以设计出结构独立而且硅片的使用效率非常高的产品。 本课设在EDA开发平台上利用VHDL语言设计数控分频器电路，利用数控分频的原理设计乐曲硬件演奏电路，并定制LPM-ROM存储音乐数据，以“两只老虎”乐曲为例，将音乐数据存储到LPM-ROM，就达到了以纯硬件的手段来实现乐曲的演奏效果。只要修改LPM-ROM所存储的音乐数据，将其换成其他乐曲的音乐数据，再重新定制LPM-ROM，连接到程序中就可以实现其它乐曲的演奏。 关键词：FPGA；EDA；VHDL；音乐
目录 设计要求 (1) 1、方案论证与对比 (1) 1.1方案一 (1) 1.2方案二 (1) 1.3综合对比 (1) 2 乐曲演奏电路原理 (2) 2.1 音乐演奏电路原理 (2) 2.2 音符频率的获得 (2) 2.3 乐曲节奏的控制 (3) 2.4 乐谱发生器 (3) 2.5 乐曲演奏电路原理框图 (3) 3音乐硬件演奏电路的设计实现 (4) 3.1 地址发生器模块 (4) 3.1.1 地址发生器的VHDL设计 (4) 3.2 分频预置数模块 (6) 3.2.1 分频预置数模块的VHDL设计 (6) 3.3 数控分频模块 (8) 3.3.1 数控分频模块的VHDL设计 (8) 3.4 music模块 (10) 3.4.1 音符数据文件 (10) 3.5.2 LPM-ROM定制 (12) 3.6 顶层文件 (14) 4 时序仿真及下载调试过程 (16) 4.1 时序仿真图 (16) 4.2 引脚锁定以及下载 (17) 4.3调试过程及结果 (17) 5扩大乐曲硬件演奏电路的通用性 (18) 5.1 完善分频预置数模块的功能 (18) 设计总结与心得体会 (21) 参考文献 (22)
Xxxxx学院 《EDA技术》课程报告 设计题目：8线-3线优先编码器班级：应用电子1101班姓名： 学号： 指导老师： 日期：
目录 一、8-3优先编码器设计原理分析 (3) 二、8-3优先编码器模块的源程序 (3) 三、8-3优先编码器仿真结果 (4) 四、设计总结和心得体会 (5) 五、参考资料 (5)
一、8-3优先编码器设计原理分析 8-3优先编码器输入信号为din0，d in1，din2，din3，din4，din5，din6和din7，输出信号为out2、out1、out0。输入信号中din7的优先级别最低，依次类推，din0的优先级别最高。也就是说若din0输入为1（即为高电平）则无论后续的输入信号怎么样，对应的这种状态一样，如若din0输入为0（即为低电平）则看优先级仅次于din0的din1状态决定，依次类推。因为din0到din7共8中状态，可以用3位二进制编码来表示。8-3优先编码器真值表如下表所示。 表1 8-3优先编码器真值表 二、8-3优先编码器模块的源程序 8-3优先编码器由VHDL程序来实现，VHDL语言描述如下： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY coder IS PORT ( din : IN STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 7);output : OUT STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 2);EANABLE: in std_logic ); END coder; ARCHITECTURE behav OF coder IS SIGNAL SINT : STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS (din) BEGIN IF (EANABLE='0') THEN IF (din(0)='1') THEN output <= "000" ; ELSIF (din(1)='1') THEN output <= "100" ;
EDA技术及创新实践（设计报告） 题目: 乐曲硬件演奏电路设计 姓名: 漩涡鸣人 学院: 数理与信息工程学院 专业: 电子科学与技术 班级: 112 学号: 1886****20 指导教师: 汤大智 2014年6 月
一、设计目的及要求 实验目的： 1、理解音乐演奏的原理及分频器的原理与使用。 2、了解怎样控制音调的高低变化和音长，从而完成乐曲的自动循环演奏。 3、培养自主学习、正确分析和解决问题的能力。 要求：利用分频器设计硬件乐曲演奏电路；能通过数码管显示动态效果；通过一个开关实现两首乐曲的切换；在音乐播放的同时，会有led流水灯的闪烁。 二、设计原理 乐曲演奏的原理是这样的：组成乐曲的每个音符的频率值（音调）及其持续的时间（音长）是乐曲能连续演奏所需的两个基本数据，因此只要控制输出到扬声器的激励信号频率的高低和持续的时间，就可以使扬声器发出连续的乐曲声。 图1、顶层模块图 其中，乐谱产生电路用来控制音乐的音调和音长。控制音调通过设置计数器的预置数来实现，预置不同的数值可以使计数器产生不同频率的信号，从而产生不同的音调。控制音长是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2分音符，在记谱时将该音名连续记录两次即可。 1、音调的控制 频率的高低决定了音调的高低。音乐的十二平均率规定：每两个8度音（如简谱中的中音1与高音1）之间的频率相差一倍。在两个8度音之间，又可分为12个半音，每两个半音的频率比为12√2。另外，音名A(简谱中的低音6)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[4]。由此可以计
课程设计报告 课程名称数字系统与逻辑设计 课题名称16*16点阵显示 专业通信工程 班级1181 学号 2 姓名肖浪
指导教师乔汇东吴德建 2013年7月2日 湖南工程学院课程设计任务书 课程名称数字系统与逻辑设计课题16*16点阵显示 专业班级通信工程1181 学生姓名肖浪 学号 2 指导老师乔汇东吴德建
任务书下达日期2013 年6月23日 任务完成日期2013 年7月2日 《数字系统与逻辑设计》课程设计任务书 一、设计目的 全面熟悉、掌握VHDL语言基本知识，掌握利用VHDL语言对常用的的组合逻辑电路和时序逻辑电路编程，把编程和实际结合起来，熟悉编制和调试程序的技巧，掌握分析结果的若干有效方法，进一步提高上机动手能力，培养使用设计综合电路的能力，养成提供文档资料的习惯和规范编程的思想。 二、设计要求 1、设计正确，方案合理。 2、程序精炼，结构清晰。 3、设计报告5000字以上，含程序设计说明，用户使用说明，源程序清单及程序框图。 4、上机演示。 5、有详细的文档。文档中包括设计思路、设计仿真程序、仿真结果及相应的分析与结论。 三、进度安排 第十八周星期一：课题讲解，查阅资料 星期二：总体设计，详细设计 星期三：编程，上机调试、修改程序 星期四：上机调试、完善程序 星期五：答辩 星期六-星期天：撰写课程设计报告 附：
课程设计报告装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分、附件（A4大小的图纸及程序清单）。 正文的格式:一级标题用3号黑体,二级标题用四号宋体加粗,正文用小四号宋体;行距为22。正文的内容:一、课题的主要功能；二、课题的功能模块的划分（要求画出模块图）；三、主要功能的实现；四、系统调试与仿真；五、总结与体会；六、附件（所有程序的原代码，要求对程序写出必要的注释）；七、评分表。
EDA课程设计报告 题目彩灯循环闪烁电路的仿真学院自动化 专业班级自 姓名 学号 成绩 2014年12月
1、设计目的 (3) 2、设计原理 (3) (3) 3、单元电路的设计与仿真 (3) 3.1时钟脉冲产生电路 (3) 3.2计数器电路的设计与仿真 (5) 3.3译码和显示电路的设计 (6) 4、总体电路仿真 (7) 5、总结与收获 (9)
1、设计目的 1）彩灯能够自动循环闪烁 2）彩灯循环显示且频率快慢可调。 3）该控制电路具有8路输出。 2、设计原理 彩灯循环闪烁电路的工作原理采用555定时器连接成多谐振荡器产生频率产生连续可调的时钟脉冲信号，然后将时钟信号输出通过计数器接受。然后，经过八进制加法计数器的计数实现循环功能。最后，通过译码器译码实现循环灯亮。 该电路主要分为三个模块，多谢振荡器模块、八进制加法计数器电路模块、译码器与彩灯电路模块。其结构框图如图1所示。 图1 彩灯循环闪烁电路的设计框图 3、单元电路的设计与仿真 3.1时钟脉冲产生电路 时钟脉冲产生电路由555定时器和外接元件R1、R2、R3、C1和C2构成多谐振荡器。管脚THR与管脚TRI直接相连。图2为，产生电路模块。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号。利用电源通过R1、R2向C1充电，以及C1通过R2、R3向放电端DIS放电，使电路产生震荡。输出矩形波，为计数器提供脉冲源。其管脚2的电容充放电波形（黄色线条）和管脚3时钟脉冲输出波形（红色线条）如图3所示。
图2 时钟脉冲产生电路的仿真图 图3 管脚2、3的输出波形
3.2计数器电路的设计与仿真 本文的彩灯电路选用74LS160N-集成10进制同步加法计数器。74LS160N具有异步清零和同步置数的功能。为了实现8盏灯循环闪烁，电路采用异步反馈清零法获得8进制计数器。如图4所示，当Q D Q C Q B Q A输出1000时，U4A输出一个低电平到CLR，将计数器清零，回到0000状态。 图4 8进制计数器仿真图 确认电路连接无误后，单击RUN，开始仿真。结果如图4，通过7段数码管看到有0-7共8个有效状态。图5即计数过程。
一、设计题目：乐曲硬件演奏电路的VHDL设计 二、设计目标： 了解一般乐曲演奏电路设计设计方法,学习VHDL语言，熟悉EDA设计软件QuartusII和MAX+plusⅡ，加强独立完成电子设计的能力。 （1）能够播放“梁祝”乐曲。 （2）能够通过LED显示音阶。 （3）（选作）具有“播放/停止”功能，并在此基础上实现“按键演奏”的电子琴功能。 主芯片型号为FLEX10K10LC84-4 三、实验电路的工作原理：(演奏电路逻辑图) 组成乐曲的每个音符的发音频率值及其持续的时间是乐曲能够连续演奏所需的两个基本要素，设计演奏电路的关键就是获得这两个要素所对应的数值以及通过纯硬件的手段来利用这些数值实现所希望乐曲的演奏效果。 演奏电路逻辑图有三部分：音乐节拍和音调发生器、简谱码对应的分频预置数查表电路、数控分频与演奏发生器。 演奏电路逻辑图： 四、设计内容： 1.完成程序的编辑工作。 2.将音乐数据制作成LMP_ROM文件. 3.将程序加载到MAX+plusⅡ中进行编译、仿真，并保存仿真结果。
4.到实验室进行下载验证。引脚进行锁定，然后下载到实验芯片中观察实验结果。 五、仿真结果： 1.音乐节拍和音调发生器（NoteTabs.VHD） notetabs模块中设置了一个8位二进制计数器（计数最大值138），作为音符数据ROM的地址发生器。这个计数器的计数频率选为4Hz，即每一个计数值的停留时间为0.25秒，恰为当全音符设为1秒时，四四拍的4分音符持续时间。随着notetabs模块中的计数器按4Hz的时钟速率作为加法计数时，即随地址值递增时，音符数据ROM中的音符数据将从ROM中通过ToneIndex[3..0]端口输向ToneTaba模块，“梁祝”乐曲就开始连续自然的演奏起来了。 Notetabs模块仿真图：
课程设计报告 课程名称 EDA课程设计 学院信息工程学院年级班别 学号 学生姓名 指导老师罗思杰 2017年12月09日
目录 一、设计目的和要求： (3) 二、EDA设计： (3) 三、硬件测试： (15) 四、设计和调试过程中遇到的问题及解决方法.. 15 五、完成课程设计后的收获或体会： (15) 六、设计参考文献： (15)
一、设计目的和要求： 1、设计目的： 通过对FPGA（现场可编程门阵列）芯片的设计实践，使学生掌握一般的PLD （可编程逻辑器件）的设计过程、设计要求、设计内容、设计方法，能根据要求及工艺需要进行电子芯片设计并制定有关技术文件。培养学生综合运用已学知识解决实际工程技术问题的能力、查阅图书资料和各种工具书的能力、撰写技术报告和编制技术资料的能力，接受一次电子设计自动化方面的基本训练。 培养学生利用EDA技术知识，解决电子设计自动化中常见实际问题的能力，使学生积累实际EDA编程经验。通过本课程设计的学习，学生将复习所学的专业知识，使课堂学习的理论知识应用于实践，通过本课程设计的实践使学生具有一定的实践操作能力。 2、设计要求： （1）以EDA技术的基本理论为指导，将设计实验分为基本功能电路和较复杂的电子系统两个层次，要求利用数字电路或者EDA方法去设计并完成特定功能的电子电路的仿真、软硬件调试； （2）熟悉掌握常用仿真开发软件，比如： Quartus II或Xilinx ISE的使用方法。 （3）能熟练运用上述开发软件设计并仿真电路并下载到FPGA中进行调试； （4）学会用EDA技术实现数字电子器件组成复杂系统的方法；学习电子系统电路的安装调试技术。 二、EDA设计： （1）方案比较： 1、数字电子钟设计 设计一个时钟电路，包括时钟、分钟、秒钟的显示。要求可对时钟、分钟进行预置和修改操作；可设置3组闹铃时间，时间到时给出10秒的报警声或音乐并给出灯光提示。 具体输入/输出要求如下： ① 4位LED数码显示器，分别显示“小时：分钟”或“分钟：秒”时钟；根据需要选择几个LED发光二极管。 ②3个按键，具体功能描述如下：
目录 1.引言 (1) 2.系统设计总述 (1) 2.1系统设计要求 (2) 2.2系统设计原理 (2) 2.3系统结构 (3) 3.单元模块设计 (6) 3.1音符数据地址发生器模块CNT138T (6) 3.2分频预置查表电路模块F_CODE (8) 3.3数控分频器模块SPKER (10) 3.4音符数据模块ROM MUSIC (12) 4．结语 (13)
基于Quartus II的乐曲演奏电路设计基于Quartus II的乐曲演奏电路设计 学生姓名：李秉臻指导老师：窦海鹏 内容提要:随着电子设计自动化和可编程逻辑器件的出现和飞速发展，在设计周期得到大大缩减的同时系统成本也有了大幅度降低，显然标准逻辑器件的组装已远不能满足这方面的要求。而Verilog HDL能提供高阶电路描述语言的方式，让复杂的的电路可以通过Verilog HDL编辑器的电路合成方式，轻松而且快速的达到设计的规格。 本次设计在EDA开发平台Quartus II8.0上利用Verilog HDL语言设计数控分频器电路，利用数控分频的原理设计音乐硬件演奏电路，并定制ROM存储音乐数据，以《梁祝》乐曲为例，将音乐数据存储到开发板ROM中，就达到了以纯硬件的手段来实现乐曲的演奏效果。 关键词:EDA 硬件乐曲演奏DHL语言Quartus II8.0 1.引言 EDA是Electronic Design Automation(电子设计自动化)的缩写。EDA技术[1]就是依靠功能强大的电子计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化和仿真，直至下载到可编程逻辑器件CPLD/FPGA或专用集成电路ASIC芯片中，实现既定的电子电路设计功能。 EDA技术伴随着计算机、集成电路和电子系统设计的发展，经历了计算机辅助设计(Computer Assist Design，CAD)、计算机辅助工程设计(Computer Assist Engineering Design，CAED)和电子设计自动化(Electronic Design Automation，EDA)三个发展阶段。未来的EDA技术将向广度和深度两个方向发展，EDA将会超越电子设计的范畴进入其他领域，随着基于EDA的SOC(单片系统)设计技术的发展，软硬核功能库的建立，以及基于HDL所谓自顶向下设计理念的确立，未来的电子系统的设计与规划将不再是电子工程师们的专利。有专家认为，21世纪将是EDA技术快速发展的时期，并且EDA技术将是对21世纪产生重大影响的十大技术之一[2]。 乐曲演奏广泛用于自动答录装置、手机铃声、集团电话及智能仪器仪表设备。实现方法有许多种，在众多的实现方法中，以纯硬件完成乐曲演奏，随着FPGA集成度的提高，价格下降，EDA 设计工具更新换代，功能日益普及与流行，使这种方案的应用越来越多。PFGA预装了很多已构造好的参数化库单元LPM器件，通过引入支持LPM的EDA软件工具，设计者可以设计出结构独立而且硅片的使用效率非常高的产品[3]。 本文按照EDA开发流程，采用Verilog HDL硬件描述语言开发，将乐曲硬件演奏电路设计进行模块化分解，层次化设计，分成几个单独的结构体，每个结构体实现部分功能，最后，经顶层文件将各单独结构体进行综合，实现乐曲硬件演奏。 2.系统设计总述 1
贵州大学 EDA技术课程设计报告 题目：BCD码加法器 院系计算机科学与技术学院 专业计科121 学号1208060061、1208060058、1208060065 学生姓名张飞宇、王红强、匡金军 指导教师夏玉勤
设计BCD码加法器 一、设计任务及要求 （1）课程设计意义： 对BCD码加法有了进一步了解； 学习了quartus II设计软件，初步了解了FPGA； （2）设计要求： 利用Verilog HDL语言，编写一个4位BCD码加法器程序，输入用八个开关分别表示两个BCD码，输出结果用数码管显示。 主要芯片：2个全加器（4008BD）、开关、数码管（2个），其他元件、门电路任选 （3）主要功能： 输入两个4位BCD码，相加结果显示在数码管上。 我组在要求的功能上添加了一些代码，使输入结果也能在数码管上显示。 （4）设计思路： 图1 简易结构图 如图1所示：A，B分别是2个输入数字，S0-S1为输出，经过BCD 加法器的运算，能实现BCD码加法功能。 （1）T=A+B，若T>10，则Z赋值为10，同时进位（2）C=1，和值低位（3）S0=T-Z，和值高位（4）S1=C。 二、基于Verilog语言的电路设计、仿真、综合 硬件及软件电路设计及描述
图2 顶层模块图 图3 RTL （1）数据的产生与输入 通过J1~J8八个单刀双掷开关在+5V和GND之间的切换来产生两个4位8421BCD码作为输入的数据，当开关打到+5V时输入数据1，打到GND时输入数据0。其中J1~J4分别为数据A3~A0,J5~J8分别为数据B3~B0,且A3~A0、B3~B0 的位权依次降低（8421）。 （2）加法电路 把上面得到的两个四位8421BCD码分别输入4008BD全加器的输入端A3~A0、B3~B0，同时CIN输入端接低电平。则S3~S0输出计算结果，COUT为