HDL电子琴设计报告(4)

2019-03-22 21:33

第四章 实验结果与讨论

第一节

调试步

本设计是采用FPGA器件驱动小扬声器构成一个乐曲演奏电路,图4.1.1是一个典型的FPGA/CPLD设计流程:

图4.1.1系统调试图

本设计要求在Quartus II的EDA软件平台上,运用Verilog HDL语言进行编程,实现相应的功能 。

调试时采用分模块调试,首先对子模块调试,再对顶层模块调试,总体分为如下三大步骤:

1、电子琴输入控制模块调试; 2、乐曲存储及循环播放模块调试: (1)曲目1存储及循环播放模块调试; (2)曲目2存储及循环播放模块调试; (3)曲目3存储及循环播放模块调试;

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3、顶层模块调试。

第二节

象、出现的问题及分析

调试现

问题一:在进行电子琴输入控制模块调试时,经编译正确后,成功下载[2]

到实验箱上,当按下DO,RE,ME,FA,SO,LA,SI对应的键时,蜂鸣器发不出任何音调,检查程序无误后,猜想是问题出在实验箱。检查各音符对应引脚后,发现按键是与开关共用同一引脚的,且拨动开关,蜂鸣器发出音调,于是将所有开关均拨至高电平,再按下按键,蜂鸣器可以发出相应音调。

问题二:在进行乐曲存储及循环播放模块调试时,程序下载到实验箱后,曲目能够自动播放,但是蜂鸣器发出音调得音调很刺耳,发现时硬件的蜂鸣器不是很好,所以换了个好的蜂鸣器就好了。

问题三:在调试数码管电路时,发现数码管乱码,经过观察,是因为数码管编码和引脚分配不对,所以改了编码后就好了。

问题四:子模块与顶层模块实例引用中的输入输出不匹配。在反复确认顶层模块无误后,因为只有曲目1不能播放,所以猜想问题出在曲目1子模块,检查发现,曲目1子模块中输入设置了复位端口信号,但在顶层模块调用时并没有连接该端口信号,所以曲目1子模块调用没有产生,在去除曲目1子模块中的复位信号后,重新编译、下载,能够播放曲目1子模块。

如此调试,发现问题并解决问题后,能够实现基本功能以及发挥功能。

第五章 总结

本设计利用硬件描述语言Verilog HDL实现了电子琴的自动演奏和键盘输入发音的简易功能,经过编程,综合,仿真,下载,芯片烧制,最终做出成品,通过对系统的测试结果和数据的分析计算,测试结果符合预期结果,测试情况良好,能够基本实现音阶的发音功能,可切换到自动演奏存储好的乐曲,可根据需要更改程序而实现不同的乐曲存储。

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课程设计是培养我们综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新月异,EDA技术已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域,在生活中可以说是无处不在。因此作为二十一世纪的大学生来说掌握EDA技术是十分重要的。

第一次接触课程设计,从开始的一窍不通,到后来慢慢了解,经历了很长的时间。回顾起此次HDL课程设计,我感慨良多,的确,从审题到编程,从理论到实践,在这三个星期的日子里,我受益匪浅。不仅巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能解决实际中的问题,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这毕竟是第一次做课程设计,难免会遇到各种各样的问题,同时在设计的过程中我也发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。但通过这次课程设计之后,进一步加深了对HDL的了解,让我对它有了更加浓厚的兴趣。

将一个复杂的工程分成若干个基本模块进行分步设计和测试,最后将这些模块连接起来是本实验基本的设计思想。虽然在测试时遇到了一些困难但最终都实现的很好。但是感觉还有可以扩展的地方,比如说播放乐曲时最好也能显示出音调,最好再加上复位、暂停、快进等功能。

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致谢

在课程设计的过程中,由于对知识的不理解,因此也遇到了很多的困难,虽然设计存在一些不足之处,但通过同学和老师的帮助,问题得到了一步一步的解决,也让我在课程设计的过程中学到了很多很多知识,让我了解到HDL编程是一个很精深的过程,只有不断的调试,不断的实践,不断的付出努力才可以得到预期的结果。此课程设计得到了很多同学和老师的支持,在此深表感谢!

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参考文献

[1] 潘松,黄继业.EDA技术使用教程.北京:科学出版社,2002 [2] 王伟.Verilog HDL程序设计与应用. 北京:人民邮电出版社,2005 [3] 刘秋云,王佳.Verilog HDL设计实践与指导.北京:机械工业出版社,2005 [4] 王金民. 数字系统设计与Verilog HDL(第二版). 北京:电子工业出版社,2005

[5] 李国洪,沈明山,胡辉.可编程器件EDA技术与实践[M].北京:机械工业出版社,2004年,7月.

[6] 付家才.EDA工程实践技术[M].北京:工业出版社,2005年,1月.

附 录

电子琴程序:

一、顶层模块

module

yiranliang(inclk,outclk,key1,key2,key3,key4,key5,key6,key7,key8,key9,shumaguan); input inclk;

input key1,key2,key3,key4,key5,key6,key7,key8,key9; output outclk;

output [11:0] shumaguan; reg outclk,clk_6M; reg [11:0] shumaguan; reg [3:0]c;

wire out1,out2,out3,out4; wire[8:0] key; reg [1:0]mm; wire [3:0]num;

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