简单音乐播放器数电实验

数字电路与逻辑设计综合设计实验报告
实验名称：简易音乐播放器
姓名：
班级： 班
班内序号：27
一、设计任务要求
设计制作一个简易乐曲播放器。
1)播放器内预存3首乐曲；
2)播放模式：顺序播放、随机播放，并用数码管或LED显示当前播放模式；
3)顺序播放：按内部给定的顺序依次播放3首乐曲；
4)随机播放：随机产生一个顺序播放3首乐曲；
3）Keycontrol模块：（时钟用的是未经分频的）
顺序播放：
可以看出，在mode=0，即顺序播放模式下，在没有按任何键时，音符计数器counter随时钟自动加1从而进入下一个音。Sequential表示顺序播放，random表示随机播放，由图可见此时sequential为高电平，random为低电平，可知此时为顺序播放状态。
);
end component;
component speaker
port(
clk1mhz,ppsymbol:in std_logic;
tonefreq:in integer range 0 to 1516 ;
sound:out std_logic
);
end component;
component shownumber
counter由144自动变到145是第一首播完自动到第二首
下一首：
当按一下一首键时，即nextone变为高电平，音符计数器counter由第一首歌的14变到了第二首歌开始音符所对应的数145，实现了切换到下一首的功能。
本首重放：
当播放到第二首歌的152时，按下了本首重放键，即previous变为高电平，这时counter变为第二首歌起始音对应的数145，进而实现了本首重放的功能。
暂停后再按“播放/暂停”键：
在暂停态再按一次播放/暂停键后，即pp再次变为高电平，ppout变为低电平，对应的LED会熄灭表示进入了播放状态，ppsymbol也变为低电平。
暂停后按下一首：
按了暂停键之后，即pp变为高电平之后，又按了下一首键，即nextone变为高电平，这时进入播放状态，同时counter变成了下一首歌的第一个音符对应的值，实现了通过按下一首退出暂停状态，同时进行歌曲的切换。
随机播放状态下按上一首：
按了上一首（lastone变为高电平）后，据随机数randnumber的值3，于是转入播放第三首。
按下一首：
和按上一首是一样的，也是根据当前randnumber值来确定下一首要播的是哪一首。Randnumber等于1、2、3、4分别对应第一、二、三、四首歌。
按本首重放：
随机播放模式下按本首重放，即previous变为高电平，实现的功能与在顺序播放模式是一样的。由图可见，播放到第一首的10时，counter变为1，即回到第一首的第一个音开始播。
sequential,random,ppout,sound:out std_logic;
col,row,number:out std_logic_vector(7 downto 0);
enable:out std_logic_vector(5 downto 0)
);
end player;
architecture one of player is --子模块定义
signal randnumber:integer range 1 to 4;
signal counter:integer range 1 to 400;
signal toneindex:integer range 0 to 13;
signal tonefreq:integer range 0 to 1516 ;
);
end component;
component keycontrol
port(
lastone,previous,nextone,pp,mode,reset,clk2hz,clk4hz:in std_logic;
randnumber:in integer range 1 to 4;
sequential,random,ppout,ppsymbol:out std_logic;
Begin --各模块间端口的连接
u1:div1 port map(clk50mhz=>clk50mhz,clk1mhz=>clk1mhz);
u2:div2 port map(clk1mhz=>clk1mhz,clk4hz=>clk4hz);
u3:div3 port map(clk1mhz=>clk1mhz,clk2hz=>clk2hz);
暂停后按上一首：
暂停后按上一首，即pp变为高电平后lastone也变为高电平，则进入播放状态，并且开始播上一首。（信号counter中158对应的是第二首的音符，1对应的是第一首的音符）
暂停后按本首重放：
暂停后按本首重放，即pp变为高电平后previous也变为高电平，这时进入播放状态，另外counter变为本首歌第一个音对应的数，实现了本首重放。
上一首：
当播放到第二首对应counter为151时，按下了上一首键，即lastone变为高电平，counter变为第一首歌起始音符所对应的值1，从而实现了切换到上一首的功能。
暂停：
当按下暂停键后，即pp变为高电平，暂停状态的标志ppsymbol就变为高电平，用于送给LED显示播放/暂停态的ppout变为周期信号，实际中周期为1s，即LED会在1s内一亮一灭进行闪烁，表示进入了暂停状态。
复位：
复位所要实现的是不管是在顺序播放还是随机播放状态下，只要一按下复位键，就从第一首歌开始播放。如图，counter等于272时reset变为高电平，counter变为1。
随机播放：
在随机播放状态，即mode=1时，在第一首歌的最后一个音（counter为144时）时程序会检测随机数randnumber的值，查到是3，于是下一次counter就变为第三首歌第一个音对应的数213，从而实现了随机播放。此时random为高电平，sequential为低电平，表示此时为随机播放状态。
component div1
port(
clk50mhz:in std_logic;
clk1mhz:out std_logic
);
end component;
comபைடு நூலகம்onent div2
port(
clk1mhz:in std_logic;
clk4hz:out std_logic
);
end component;
component index
port(
toneindex:in integer range 0 to 13;
tonefreq:out integer range 0 to 1516 ;
row:out std_logic_vector(7 downto 0);
col:out std_logic_vector(7 downto 0)
2）总体框图
3）分块设计
共分为9个模块。Div1,div2,div3都是用来分频的，分别是将50mhz变为1mhz,将1mhz变为4hz,将1mhz变为2hz。Rand模块用来产生随机数，用于随机播放模式。Keycontrol是核心模块，用来实现顺序播放、随机播放、播放/暂停、上一首、下一首、本首重放、复位、显示顺序或随机播放状态、显示播放/暂停态。Melody模块是将音符计数器的每一个值与一个音高相对应，即记录曲谱。Index模块是用melody模块传来的音高信号通过查表得到它所对应的音高的分频数，然后将这个分频数送给speaker模块，以发出不同的音,另外对应不同的音它还对点阵进行不同的输出，进而显示出音高。Speaker模块接收index模块送来的分频数，利用分频数对时钟信号进行分频，进而发出不同的音，另外它还接收keycontrol模块送来的暂停态的标志，以保证在暂停态的时候不发出声音。Shownumber模块通过对音符计数器值的判断确定现在播放的是哪首歌，进而输出不同的歌曲号。
3、仿真波形及波形分析
1）div1模块
由仿真结果可看出，它将50mhz的时钟信号变换为1mhz。Div2和div3模块分别是将1mhz变为4hz,将1mhz变为2hz，原理相同，因而不再列出仿真结果。
2）Rand模块
由仿真结果可以看出在每一个时钟周期内，randnumber改变一次，randnumber可作为随机数的产生信号。
counter:out integer range 1 to 400
);
end component;
component melody
port(
counter:in integer range 1 to 400;
toneindex:out integer range 0 to 13
);
end component;
四、主要部分源程序
1）外围模块player
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity player is
Port --整个系统对外的输入输出端口
(
clk50mhz,reset,lastone,previous,nextone,pp,mode:in std_logic;
5)用数码管显示当前播放乐曲的顺序号；
6)设置开始/暂停键，乐曲播放过程中按该键则暂停播放，再按则继续播放；
7)设置Next和Previous键，按Next键可以听下 一首，按Previous键回到本首开始；
8)选做：用户可以自行设定播放顺序，设置完成后，播放器按该顺序依次播放乐曲；
9)选做：自拟其它功能。
port(
counter:in integer range 1 to 400;