河海大学计算机及信息工程学院（常州）
课程设计报告
题 目 专业、学号 授课班号 学生姓名 指导教师 完成时间
课程设计（报告）任务书
（理 工 科 类）
Ⅰ、课程设计（报告）题目：
电子琴 Ⅱ、课程设计（论文）工作内容
一、课程设计目标 1、培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力；
2、提高了我们独立发现问题、分析问题、解决问题的能力；
3、更加地了解和掌握Verilog HDL的基本知识和基本的编写程序，也更加深入地了解这门课程。
4、在理论学习的基础上，通过完成一个涉及时序逻辑、组合逻辑、声光输出的，具有实
用性、趣味性的小系统设计。
5、的理论知识与实际应用结合起来，为今后能够独立进行某些数字应用系统的开发设计工作打下一定的基础。
二、研究方法及手段应用
1、将任务分成若干模块，查阅相关论文资料，分模块调试和完成任务； 2、使用Verilog HDL语言编写程序；
3、使用Modesim6.0和 Quartus II软件进行仿真。 4、在硬件上完成实验效果的调试和演示。 三、课程设计预期效果
1、熟练掌握Verilog HDL语言；
2、实现多功能电子琴，用FPGA实验箱查看效果；
3、由键盘key1-key7输入中音的七个音符的发音DO，RE，MI，FA，SO，LA，SI来控制其对应的音响；
4、将用户自己编制乐曲存入电子琴，电子琴可以完成自动演奏的功能。通过按下第八个键key8，则自动演奏曲子《两只老虎》；按下第九个键key9，则演奏《梁祝》；当第八和第九键都按下时，蜂鸣器自动播放曲子《天空之城》。
5、数码管实时显示音调值。
学生姓名： 专业年级：
摘 要
随着EDA技术的进展，基于可编程的数字电子系统设计的完整方案越来越受到人们的重视。与利用微处理器(CPU或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得多，如果不借助于功能强大的EDA工具和
硬件描述语言，仅凭传统的数字逻辑技术，即使最简单的演奏电路也难以实现。本课程设计主要是在Modesim6.0利用Verilog HDL语言完成软件编写，在 Quartus Ⅱ软件平台上编译下载到FPGA实验箱，采用FPGA器件驱动小扬声器构成一个乐曲演奏电路。该电子琴的设计大体由三个模块构成，分别为控制模块，乐曲存储及循环播放模块，顶层模块。本设计可以实现手动电子琴和自动播放音乐功能。
【关键词】: EDA 、Verilog HDL、
、Quartus Ⅱ、 FPGA 电子琴ABSTRACT
With the progress of EDA technology, based on programmable digital electronic system design complete solutions more and more attention. And the use of a microprocessor (CPU or MCU) to achieve the music play compared to the pure hardware logic circuit to play complete songs much more complex, without the help of powerful EDA tools and hardware description language, the mere number of traditional logic technology, even the simplest circuit performance is difficult to achieve. This course is designed primarily to use Verilog HDL language in Modesim6.0 complete software development, software platform in the Quartus Ⅱ downloaded to the FPGA compile test cases, the use of FPGA devices drive a small speaker to play music to form a circuit. The design of the keyboard in general consists of three modules, namely, control module, music storage and playback module cycle, the top module. The design of manual and automatic keyboard to play music.
【Key words】：EDA 、Verilog HDL、 FPGA 、Quartus Ⅱ、Electronic keyboard
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目录
第一章 系统设计 ..................................................................................................................... ４
第一节 设计目标 ................................................................................................................... ４
一、基本功能 ................................................................................................................. ４ 二、 提高部分 ......................................................................................................... ４ 第二节 设计语言 ................................................................................................................... ４
一、Verilog HDL语言介绍 .......................................................................................... ４ 第三节 设计原理 ................................................................................................................... ５
一、乐曲演奏原理 ......................................................................................................... ５ 第四节 设计方案比较 ........................................................................................................... ７
一、 方案比较 ......................................................................................................... ７ 二、方案选择 ................................................................................................................. ８ 第五节 总体设计方案 ........................................................................................................... ８ 第二章 单元模块设计 ................................................................................................................. ９
第一节 电子琴输入控制模块 ............................................................................................... ９
一、基本原理 ................................................................................................................. ９ 二、原理框图及分频系数的产生 ................................................................................. ９ 第二节 乐曲存储及循环播放模块 ................................................................................... １０ 第三节 顶层模块 ............................................................................................................... １１ 第三章 软件设计....................................................................................................................... １２ 第四章 实验结果与讨论 ........................................................................................................... １４
第一节 调试步骤 ......................................................................................................... １４ 第二节 调试现象、出现的问题及分析 ..................................................................... １５ 第五章 总结............................................................................................................................... １５ 致谢............................................................................................................................................. １７ 参考文献 ......................................................................................................................................... 18 附 录............................................................................................................................................. 18
电子琴程序： ......................................................................................................................... 18
一、顶层模块 ................................................................................................................. 18 二、输入控制模块 ......................................................................................................... 21 三、曲目1乐谱存储及循环播放模块 ......................................................................... 22 三、曲目 二乐谱存储及循环播放模块 ..................................................................... 26
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