电子琴VHDL程序

entity top is

Port ( clk32MHz

:in std_logic;

--32MHz系统时钟

handTOauto : in std_logic;

--键盘输入/自动演奏

code1

ut std_logic_vector(6 downto 0);

--音符显示信号

index1

:in std_logic_vector(7 downto 0);

--键盘输入信号

high1

ut std_logic;

--高低音节信号

spkout

ut std_logic);

--音频信号

end top;

architecture Behavioral of top is

component automusic

Port ( clk :in std_logic;

Auto: in std_logic;

index2:in std_logic_vector(7 downto 0);

index0 : out std_logic_vector(7 downto 0));

end component;

component tone

Port ( index : in std_logic_vector(7 downto 0);

code : out std_logic_vector(6 downto 0);

high : out std_logic;

tone0 : out integer range 0 to 2047);

end component;

component speaker

Port ( clk1 : in std_logic;

tone1 : in integer range 0 to 2047;

spks : out std_logic);

end component;

signal tone2: integer range 0 to 2047;

signal indx:std_logic_vector(7 downto 0);

begin

u0:automusic port map(clk=>clk32MHZ,index2=>index1,index0=>indx,Auto=>handtoAuto);

u1: tone port map(index=>indx,tone0=>tone2,code=>code1,high=>high1);

u2: speaker port map(clk1=>clk32MHZ,tone1=>tone2,spks=>spkout);

end Behavioral;

（2）仿真

顶层文件仿真图如图8.18.2所示。

图8.18.2 顶层文件仿真图

2. 音阶发生器程序与仿真

（1） 音阶发生器VHDL程序

--文件名：tone.vhd。

--功能：

library IEEE;

use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

entity tone is

Port ( index : in std_logic_vector(7 downto 0);

--音符输入信号

code

: out std_logic_vector(6 downto 0);

--音符显示信号

high

: out std_logic;

--高低音显示信号

tone0 : out integer range 0 to 2047);

--音符的分频系数

end tone;

architecture Behavioral of tone is

begin

search :process(index)

--此进程完成音符到音符的分频系数译码，音符的显示，高低音阶

begin

case index is

when "00000001" => tone0<=773;code<="1001111";high<='1';

when "00000010"=> tone0<=912;code<="0010010";high<='1';

when "00000100" => tone0<=1036;code<="0000110";high<='1';

when "00001000" => tone0<=1116;code<="1001100";high<='1';

when "00010000" => tone0<=1197;code<="0100100";high<='1';

when "00100000" => tone0<=1290;code<="0100000";high<='0';

when "01000000" => tone0<=1372;code<="0001111";high<='0';

when "10000000" => tone0<=1410;code<="0000000";high<='0';

when

others

=> tone0<=2047;code<="0000001";high<='0';

end case;

end process;

end Behavioral;

（2）音阶发生器程序仿真

音阶发生器程序仿真图如图8.18.3所示。

图8.18.3

音阶发生器仿真图

3. 数控分频模块程序与仿真

4. （1） 数控分频模块VHDL程序

--文件名：speaker.vhd。

--功

能：实现数控分频。

--最后修改日期：20004.3.19。

library IEEE;

use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

entity speaker is

Port ( clk1

: in std_logic;

--系统时钟

tone1 : in integer range 0 to 30624;

--音符分频系数

spks

: out std_logic);

--驱动扬声器的音频信号

end speaker;

architecture Behavioral of speaker is

signal

preclk,fullspks:std_logic;

begin

pulse1:process(clk1)

--此进程对系统时钟进行4分频

variable count:integer range 0 to 8;

begin

if clk1'event and clk1='1' then count:=count+1;

if count=2 then preclk<='1';

elsif count=4 then preclk<='0';count:=0;

end if;

end if;

end process pulse1;

genspks:process(preclk,tone1)

--此进程按照tone1输入的分频系数对8MHz的脉冲再次分频，得到所需要的音符频率

variable count11:integer range 0 to 30624;

begin

if preclk'event and preclk='1' then

if count11<tone1 then count11:=count11+1;fullspks<='1';

else count11:=0;fullspks<='0';

end if;

end if;

end process;

delaysps:process(fullspks)

--此进程对fullspks进行2分频

variable count2 :std_logic:='0';

begin

if fullspks'event and fullspks='1' then count2:=not count2;

if count2='1' then spks<='1';

else spks<='0';

end if;

end if;

end process;

end Behavioral； （2） 数控分频模块程序仿真

数控分频模块程序仿真图如图8.18.4所示。

图8.18.4

数控分频模块仿真图

4. 自动演奏模块程序与仿真 （1）

自动演奏模块VHDL程序

--文件名：automusic.vhd

--功

能：实现自动演奏功能。

--最后修改日期：2004.3.19。

library IEEE;

use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

entity automusic is

Port ( clk,Auto : in std_logic;

--系统时钟；键盘输入/自动演奏

index2 : in std_logic_vector(7 downto 0);

--键盘输入信号

index0 : out std_logic_vector(7 downto 0));

--音符信号输出

end automusic;

architecture Behavioral of automusic is

signal count0:integer range 0 to 31;--change

signal clk2:std_logic;

begin

pulse0:process(clk,Auto)

--此进程完成对系统时钟8M的分频，得到4Hz的信号clk2

variable count:integer range 0 to 8000000;

begin

if Auto='1' then count:=0;clk2<='0';

elsif clk'event and clk='1' then count:=count+1;

if count=4000000（4） then clk2<='1';

elsif count=8000000 （8）then clk2<='0';count:=0;

end if;

end if;

end process;

music:process(clk2)

--此进程完成自动演奏部分曲的地址累加

begin

if clk2'event and clk2='1' then

if count0=31 then count0<=0;

else count0<=count0+1;

end if;

end if;

end process;

com1:process(count0,Auto,index2)

begin

if Auto='0' then

case count0 is

--此case语句：存储自动演奏部分的曲

when 0 => index0<="00000100";

--3

when 1 => index0<="00000100";

--3

when 2 => index0<="00000100";

--3

when 3 => index0<="00000100";

--3

when 4 => index0<="00010000";

--5

when 5 => index0<="00010000";

--5

when 6 => index0<="00010000";

--5

when 7 => index0<="00100000";

--6

when 8 => index0<="10000000";

--8

when 9 => index0<="10000000";

--8

when 10 =>index0<="10000000";

--8

when 11=> index0<="00000100";

--3

when 12=> index0<="00000010";

--2

when 13=> index0<="00000010";

--2

when 14=> index0<="00000001";

--1

when 15=> index0<="00000001";

--1

when 16=> index0<="00010000";

--5

when 17=> index0<="00010000";

--5

when 18=> index0<="00001000";

--4

when 19=> index0<="00001000";

--4

when 20=> index0<="00001000";

--4

when 21=> index0<="00000100";

--3

when 22=> index0<="00000010";

--2

when 23=> index0<="00000010";

--2

when 24=> index0<="00010000";

--5

when 25=> index0<="00010000";

--5

when 26=> index0<="00001000";

--4

when 27=> index0<="00001000";

--4

when 28=> index0<="00000100";

--3

when 29=> index0<="00000100";

--3

when 30=> index0<="00000010";

--2

when 31=> index0<="00000010";

--2

when others => null;

end case;

else index0<=index2;

--键盘输入音符信号输出

end if;

end process;

end Behavioral;

（2）自动演奏模块程序仿真

自动演奏模块仿真图如图8.17.5所示。

图8.18.5

自动演奏模块仿真图