实验目的

掌握各类分频器的分频原理与设计实现方法。

实验任务

1．利用简单分频器的设计原理，设计一个分频器，将20MHz时钟分频输出1.53846MHz的时钟信号，要求输出信号占空比为0.5。

2．利用数控分频器原理，通过7个按键产生中音DO、RE、M、FA、SO、LA、SI的7个音阶。

基本任务：

1）设计一个分频器，将1000Hz时钟频率分频，产生10Hz的时钟信号；

2）设计一个分频器，将1000Hz时钟频率分频，产生76.9231Hz的时钟信号，要求输出信号占空比为0.5；

3）掌握基于自动预置计数器的数控分频原理以及基于累加器的数控分频数控分频器设计原理，选择设计方案，设计一个分频器，将50MHz时钟频率分频，产生523.25Hz的时钟信号，频率误差要求小于0.01Hz；

4）利用数控分频器设计原理，通过7个按键产生中音的DO、RE、M、FA、SO、LA、SI的7个音阶，实现一个简易电子琴的7个白键，具体频率如下：

音阶频率表                                                                

 提高任务：

1）为电子琴增加半音键（黑键），构成完整的1组键盘，并增加音符显示模块。   

拓展挑战任务（至少选择1项）：

1）拓展电子琴音阶范围，实现61键或49键电子琴，拓展键盘可以自行设计制作或采用PS2接口的PC键盘模拟，或利用UART串口由计算机直接控制模拟等。

2）为电子琴增加弹奏记录功能，能自动记录弹奏的音乐并回放。

3）为电子琴增加示范曲演奏功能。

4）借鉴直接数字频率合成器（DDS）原理，将简易电子琴的方波输出修改为正弦波输出。

5）借鉴数控分频器原理，自行查阅其他资料设计一个对输入信号进行8.7分频的电路。

6）利用板载50MHz晶振，设计一个数控分频器，输出频率范围：0.1Hz-60MHz，要求频率误差不大于0.01Hz。

7）其他自行拓展。

实验报告要求与模板

本实验报告为电子版报告，应包括以下内容：

1）各类分频器原理分析

2）实现方案论证

3）理论推导计算

4）系统设计流程

5）各模块设计说明与仿真测试方案

6）设计源码和仿真结果图及其仿真结果分析

7）实验结果的照片，及其分析说明

8）（选做）实验拓展，含方案说明、设计源码、实验结果及分析，团队分工及个人贡献等。

9）实验总结与反思

注：实验报告封面模板如下：

范例3.5.1

例3.5.1 VHDL范例源码：

例3.5.1 VerilogHDL范例源码：

范例3.5.2

例3.5.2 VHDL范例源码：

例3.5.2 VerilogHDL范例源码：

范例3.5.3

例3.5.3 VHDL范例源码：

例3.5.3 VerilogHDL范例源码：

范例3.5.4

例3.5.4 VHDL范例源码：

例3.5.4 VerilogHDL范例源码：

实验任务1，(GW48平台)

实验任务1（口袋实验板）

实验任务2（GW48平台）

实验任务2（口袋实验板）

实验思考与拓展

1）拓展电子琴音阶范围，实现61键或49键电子琴，拓展键盘可以自行设计制作或采用PS2接口的PC键盘模拟，或利用UART串口由计算机直接控制模拟等。                             

2）为电子琴增加弹奏记录功能，能自动记录弹奏的音乐并回放。

3）为电子琴增加示范曲演奏功能。

4）借鉴直接数字频率合成器（DDS）原理，将简易电子琴的方波输出修改为正弦波输出。

5）借鉴数控分频器原理，自行查阅其他资料设计一个对输入信号进行8.7分频的电路。

6）利用板载50MHz晶振，设计一个数控分频器，输出频率范围：0.1Hz-60MHz，要求频率误差不大于0.01Hz。

7）其他自行拓展。

考核方法

本次实验考核含4个环节，课前预习、课中实践、课后挑战拓展和实验报告4部分。

课前实验预习的考核评价在课中实验时首先完成。

课中实践考核在课中实践过程中完成。

课后挑战在期末挑战大作业中进行现场答辩方式考核完成。

实验报告提交后进行考核评价,每个实验都有对应的实验报告模板，可以在超星MOOC中下载，报告封面中有每个实验报告针对性的成绩评定标准。

说明：为了鼓励学生个性化、差异化学习，鼓励学生自我挑战，对于挑战性拓展设计采用加分项方式考核，通过加分项弥补其他环节的失误丢分。拓展实验也可以延申为期末挑战大作业的课题，参与期末挑战大作业的成绩测评。期末挑战大作业在期末成绩中占5%。