简易音乐播放器

简单乐曲播放器实验报告学院：电子工程学号：09210844班级：2009211204姓名：一、任务要求：1、基本任务：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；顺序播放：按内部给定的顺序依次播放3首乐曲；随机播放：随机产生一个顺序播放3首乐曲；（3）用数码管显示当前播放乐曲的顺序号；（4）设置开始/暂停键，乐曲播放过程中按该键则停止播放，再按则继续播放；（5）设置Next和Previous键，按Next键可以听下一首，按Previous键回到本首开始；2、提高要求：（1）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；（2）自拟其他功能。

二、系统设计1、设计思路利用一个4Hz的时钟和信号count控制音长，每个音调重复0.25*count秒，同网上利用重复相同音调来控制音长相比，我的模式更能节省代码；利用一个可控分频器，信号tone和一个音符分频对应表来控制音调，此处设计思路完全模仿网上代码；利用信号No控制播放曲目，Next等信号直接对No进行控制，方便进行乐曲切换，同网上将每个乐曲的音符依次赋给一个counter，Next对counter进行控制相比，我的这种模式在更换乐曲时能带来不少方便；利用i来控制音符的读取；在自定义顺序播放模式下，在输入顺序时乐曲播放将自动停止，待顺序输入完后，按下modern_on键后乐曲继续播放。

2、总体框图23、分块设计（1）乐曲选择模块：下一首：重复本首： 复位：（2）音乐播放模块：三、仿真波形分析（注释：仿真时将音调分频和节奏分频都换为10分频器，所以ring并不能表现出乐曲的播放）分析：（按从左到右依次分析）默认为顺序播放模式，每按下一次nextmusic，通过number可以看出播放乐曲发生变化，且为顺序变化；按下P键ring不输出，再次按下P键，继续输出；按下modern_in键，由modern_out可以看出播放模式放生变化，变为随机播放；此时每按下一次nextmusic播放乐曲发生随机变化；premusic为播放当前曲目，由于去掉了分频器，在仿真时无法测试；按下reset，回到第一首歌；再次按下modern_in，播放模式变为自定义，此时按下modern_num键来输入顺序，此处输入顺序为2,3,2，当按下第一个2时，乐曲播放停止，输入完顺序后，按下modern_on 键，继续播放；再按下nextmusic键，会依次播放第2,3,2首歌曲。

四、源程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_signed.all;entity music isport(clk : in std_logic; --输入时钟reset:in std_logic; --复位P: in std_logic; --暂停\播放premusic: in std_logic; --回到开头nextmusic: in std_logic; --下一首modern_in: in std_logic; --播放模式modern_out:out std_logic_vector(2 downto 0); --用LED 显示当前播放模式cat:out std_logic_vector(5 downto 0); --数码管选通信号number:out std_logic_vector(7 downto 0); --用数码管显示当前播放音乐的序号ring:out std_logic; --声音的输出modern_on: in std_logic; --在自定义模式下控制播放modern_num: in std_logic_vector(2 downto 0) --在自定义模式下输入顺序);end music;architecture a of music issignal rhy:std_logic; --用于节奏分频signal speak:std_logic; --用于输出signal modern:integer range 0 to 2; --用模式辨认signal pause:std_logic; --用于暂停signal note:integer range 0 to 21; --用于音符输入signal tone:integer range 0 to 955555; --用于音调分频器signal count:integer range 0 to 12; --用于节奏输入signal i:integer range 0 to 100; --用于读取乐谱signal No:integer range 0 to 2; --用于控制播放曲目signal random:integer range 0 to 2; --用于随机播放signal flag:std_logic; --在自定义模式下控制暂停开始signal num_temp0:integer range 0 to 2; --用于存储自定义的顺序signal num_temp1:integer range 0 to 2; --用于存储自定义的顺序signal num_temp2:integer range 0 to 2; --用于存储自定义的顺序beginrhythmff:process(clk) --节奏分频及随机数生成variable num:integer range 0 to 6249999;beginif clk'event and clk='1' thenif num=6249999 thennum:=0;rhy<=not rhy;elsenum:=num+1;end if; --生成4Hz时钟rhy if random=2 thenrandom<=0;elserandom<=random+1;end if;end if; --生成0-2的随机数end process rhythmff;toneff:process(clk,tone) --音调输入及输出variable N:integer range 0 to 95555;beginif pause='0' and flag='0' thenif (clk'event and clk='1') thenif N=tone thenN:=0;speak<= not speak;ring<=speak;elseN:=N+1;end if;end if; --根据音调不同，输出不同频率else ring<='0'; --若暂停，则无输出end if;end process toneff;rhyth:process(rhy,count,nextmusic,premusic,pause,flag)--节奏输入，播放乐曲选择variable M:integer range 0 to 12;variable modern_k:integer range 0 to 2;beginif (rhy'event and rhy='1' and pause='0' and flag='0') then if M=count then --当前音符播放完毕if No=0 and i=26 then --若第一首播放完毕，根据模式不同播放下一首i<=0;M:=0;case modern iswhen 0=>case No is --顺序模式when 0=>No<=No+1;when 1=>No<=No+1;when 2=>No<=0;end case;when 1=>No<=random; --随机模式when 2=>case modern_k is --自定义模式when 0=>No<=num_temp0;when 1=>No<=num_temp1;when 2=>No<=num_temp2;end case;if modern_k=2 thenmodern_k:=0;else modern_k:=modern_k+1;end if;end case;elsif No=1 and i=35then --原理同第一首i<=0;M:=0;case modern iswhen 0=>case No iswhen 0=>No<=No+1;when 1=>No<=No+1;when 2=>No<=0;end case;when 1=>No<=random;when 2=>case modern_k iswhen 0=>No<=num_temp0;when 1=>No<=num_temp1;when 2=>No<=num_temp2;end case;if modern_k=2 thenmodern_k:=0;else modern_k:=modern_k+1;end if;end case;elsif No=2 and i=41 then --原理同第一首i<=0;M:=0;case modern iswhen 0=>case No iswhen 0=>No<=No+1;when 1=>No<=No+1;when 2=>No<=0;end case;when 1=>No<=random;when 2=>case modern_k iswhen 0=>No<=num_temp0;when 1=>No<=num_temp1;when 2=>No<=num_temp2;end case;if modern_k=2 thenmodern_k:=0;else modern_k:=modern_k+1;end if;end case;else --若歌曲没播放完则播下一个音符i<=i+1;M:=0;end if;else --若当前音符没播放完则继续播放M:=M+1;end if;end if;if rhy'event and rhy='1' and nextmusic='1' then--按下下一首，根据模式不同进入不同的下一首case modern iswhen 0=>case No is --顺序模式when 0=>No<=No+1;when 1=>No<=No+1;when 2=>No<=0;end case;when 1=>No<=random; --随机模式when 2=>case modern_k is --自定义模式when 0=>No<=num_temp0;when 1=>No<=num_temp1;when 2=>No<=num_temp2;end case;if modern_k=2 thenmodern_k:=0;else modern_k:=modern_k+1;end if;end case;i<=0;M:=0;end if;if rhy'event and rhy='1' and premusic='1' then --重复本首i<=0;M:=0;end if;if rhy'event and rhy='1' and reset='1' then --复位i<=0;M:=0;No<=0;end if;end process rhyth;play:process(i) --曲谱，count=1为半拍，2为一拍，以此类推beginif No=0 then --第一首歌《天空之城》case i iswhen 0=>count<=1; note<=13;when 1=>count<=1; note<=14;when 2=>count<=2; note<=15;when 3=>count<=1; note<=14;when 4=>count<=2; note<=15;when 5=>count<=2; note<=17;when 6=>count<=6; note<=14;when 7=>count<=1; note<=10;when 8=>count<=1; note<=10;when 9=>count<=2; note<=13;when 10=>count<=1; note<=12;when 11=>count<=2; note<=13;when 12=>count<=2; note<=15;when 13=>count<=6; note<=12;when 14=>count<=2; note<=10;when 15=>count<=2; note<=11;when 16=>count<=1; note<=10;when 17=>count<=2; note<=11;when 18=>count<=2; note<=15;when 19=>count<=4; note<=10;when 20=>count<=1; note<=0;when 21=>count<=3; note<=15;when 22=>count<=2; note<=14;when 23=>count<=1; note<=12;when 24=>count<=2; note<=11;when 25=>count<=2; note<=14;when 26=>count<=4; note<=14;when others=>null;end case;elsif No=1 then --第二首歌《down by the sally garden》case i iswhen 0=>count<=1;note<=12;when 1=>count<=1;note<=10;when 3=>count<=1;note<=15; when 4=>count<=1;note<=13; when 5=>count<=2;note<=15; when 6=>count<=1;note<=12; when 7=>count<=1;note<=12; when 8=>count<=4;note<=13; when 9=>count<=2;note<=12; when 10=>count<=1;note<=15; when 11=>count<=1;note<=12; when 12=>count<=2;note<=13; when 13=>count<=1;note<=12; when 14=>count<=1;note<=10; when 15=>count<=2;note<=9; when 16=>count<=1;note<=8; when 17=>count<=1;note<=9; when 18=>count<=6;note<=10; when 19=>count<=1;note<=8; when 20=>count<=1;note<=9; when 21=>count<=2;note<=10; when 22=>count<=1;note<=9; when 23=>count<=1;note<=8;when 25=>count<=1;note<=10;when 26=>count<=1;note<=12;when 27=>count<=4;note<=13;when 28=>count<=2;note<=12;when 29=>count<=1;note<=15;when 30=>count<=1;note<=12;when 31=>count<=2;note<=13;when 32=>count<=1;note<=12;when 33=>count<=1;note<=10;when 34=>count<=2;note<=9;when 35=>count<=7;note<=8;when others=> null;end case;elsif No=2 then --第三首歌《星之所在》case i iswhen 0=>count<=1;note<=15;when 1=>count<=1;note<=14;when 2=>count<=1;note<=15;when 3=>count<=1;note<=17;when 4=>count<=4;note<=14;when 5=>count<=1;note<=13;when 7=>count<=1;note<=13; when 8=>count<=1;note<=15; when 9=>count<=4;note<=12; when 10=>count<=1;note<=15; when 11=>count<=1;note<=11; when 12=>count<=1;note<=10; when 13=>count<=1;note<=11; when 14=>count<=1;note<=15; when 15=>count<=2;note<=14; when 16=>count<=2;note<=12; when 17=>count<=1;note<=13; when 18=>count<=1;note<=14; when 19=>count<=1;note<=15; when 20=>count<=1;note<=17; when 21=>count<=4;note<=16; when 22=>count<=1;note<=15; when 23=>count<=1;note<=14; when 24=>count<=1;note<=15; when 25=>count<=1;note<=17; when 26=>count<=2;note<=14; when 27=>count<=2;note<=12;when 29=>count<=1;note<=14;when 30=>count<=1;note<=15;when 31=>count<=1;note<=16;when 32=>count<=4;note<=17;when 33=>count<=1;note<=18;when 34=>count<=1;note<=17;when 35=>count<=1;note<=16;when 36=>count<=1;note<=15;when 37=>count<=1;note<=14;when 38=>count<=1;note<=17;when 39=>count<=1;note<=12;when 40=>count<=1;note<=14;when 41=>count<=6;note<=13;when others=>null;end case;end if;end process play;p1:process(note) --音符分频对应begincase note is --控制音调的预置数when 0=>tone<=10; --休止符when 1=>tone<=95555; --低音1，即分频为261.63hz when 2=>tone<=85130; --低音2，即分频为293.67hz when 3=>tone<=75843; --低音3，即分频为329.63hz when 4=>tone<=71586; --低音4，即分频为349.23hz when 5=>tone<=63777; --低音5，即分频为391.99hz when 6=>tone<=56818; --低音6，即分频为440.00hz when 7=>tone<=50620; --低音7，即分频为493.88hz when 8=>tone<=47778; --中音1，即分频为523.25hz when 9=>tone<=42566; --中音2，即分频为587.33hz when 10=>tone<=37922; --中音3，即分频为659.25hz when 11=>tone<=35793; --中音4，即分频为698.46hz when 12=>tone<=31888; --中音5，即分频为783.99hz when 13=>tone<=28409; --中音6，即分频为880.00hz when 14=>tone<=25310; --中音7，即分频为987.76hz when 15=>tone<=23912; --高音1，即分频为1045.50hz when 16=>tone<=21282; --高音2，即分频为1174.70hz when 17=>tone<=18961; --高音3，即分频为1318.50hz when 18=>tone<=17901; --高音4，即分频为1396.57hz when 19=>tone<=15944; --高音5，即分频为1567.99hz when 20=>tone<=14205; --高音6，即分频为1759.94hz when 21=>tone<=12655; --高音7，即分频为1975.50hzwhen others=> null;end case;end process p1;p2:process(modern) --根据模式指示LED的输出beginif clk'event and clk='1' and modern=0 then –顺序modern_out<="001";elsif clk'event and clk='1' and modern=1 then --随机modern_out<="010";elsif clk'event and clk='1' and modern=2 then --自定义modern_out<="100";end if;end process p2;p3:process(No) --根据播放曲目控制7段数码管begincat<="111110";if No=0 thennumber<="01100000"; --第一首elsif No=1 thennumber<="11011010"; --第二首elsif No=2 thennumber<="11110010"; --第三首end if;end process p3;p4:process(modern_in) --控制模式的更改beginif modern_in'event and modern_in='1' then if modern=2 thenmodern<=0;else modern<=modern+1;end if;end if;end process p4;p5:process(P) --控制暂停开始的更改beginif P'event and P='1' thenpause<=not pause;end if;end process p5;p6:process(modern,modern_num,modern_on) --在自定义模式下输入播放顺序variable modern_i:integer range 0 to 2;--该变量控制赋值给哪个播放位置beginif rhy'event and rhy='1'thenif modern_num(0)='1' then --赋值播放第一首if modern=2 thenflag<='1'; --停止当前播放case modern_i is --给当前位置赋值when 0=>num_temp0<=0;when 1=>num_temp1<=0;when 2=>num_temp2<=0;end case;if modern_i=2 then --准备对下一位置赋值modern_i:=0;else modern_i:=modern_i+1;end if;else flag<='0';--若不在自定义播放模式下，flag=0，不影响播放end if;end if;if modern_num(1)='1' then -赋值播放第二首if modern=2 thenflag<='1';case modern_i iswhen 0=>num_temp0<=1;when 1=>num_temp1<=1;when 2=>num_temp2<=1;end case;if modern_i=2 thenmodern_i:=0;else modern_i:=modern_i+1;end if;else flag<='0';end if;end if;if modern_num(2)='1' then –赋值播放第三首if modern=2 thenflag<='1';case modern_i iswhen 0=>num_temp0<=2;when 1=>num_temp1<=2;when 2=>num_temp2<=2;end case;if modern_i=2 thenmodern_i:=0;else modern_i:=modern_i+1;end if;else flag<='0';end if;end if;end if;if rhy'event and rhy='1' and modern_on='1' thenflag<='0';end if; --赋值完毕，按下modern_on继续播放end process p6;end a;五、功能说明播放器共有3个模式：顺序模式，按顺序播放；随机模式，随机播放一首，有可能重复本首；自定义模式，自己输入播放顺序，可利用此模式进行单曲循环。