【swjtu】数字电路实验7-8_电子琴设计.zip

简介：
本资源为西南交通大学《数字电路》课程第七至八周实验材料，内容涵盖电子琴的设计与实现。通过该实验，学生能够掌握基本音阶生成及键盘控制技术，深入理解数字逻辑设计原理及其在音乐电子产品中的应用。 本实验要求以 FPGA 为硬件电路核心设计一个14键单音电子琴。每个琴键对应C调七声音阶的简谱音符（可以覆盖两个完整的八度，或一个完整八度加前后各半个八度）。弹奏时按下任意一个琴键后，电路会产生对应的频率信号（占空比为50%的方波），该方波连接到扬声器上即可听到乐曲。自动播放功能需要在代码中编写数据表存储乐谱每个音符对应的分频系数，并以特定的时间间隔输出这些分频系数给可控分频器，从而产生所需的频率信号。 任务1：设计一个可控分频器，输入时钟为clk_in，琴键开关信号为Key[13:0]，输出时钟为clk_out。在数码管上显示当前弹奏的简谱音符（高音和低音需区分）。仿真测试中应配置好参数模拟逐个按下键盘的状态，并确保每个按键按下的时间足够产生至少一个周期的频率信号；为了便于观察，建议生成2到3个完整周期。通过测量输出信号的实际频率并与理论值对比来验证设计正确性（误差应在1%以内）。 实验测试中，由于实验箱扬声器未连接至可接线端口，需要增加额外的一个与clk_out相同的输出并锁定在空闲的IO端口上；将该输出连接到逻辑分析仪CH0通道以观测和记录每个音符的实际频率，并再次验证其准确性。 任务2：基于完成的任务1，在电子琴中加入自动播放功能。当切换至此模式时，程序应能循环播放事先写入代码中的乐曲。