摘 要：随着科技的进步和发展，人们对精神文明建设的需求越来越高，所以对于音乐的需求以及日常业余休闲的需要也越来越浓厚，这就对于很多娱乐设施以及娱乐方式提出了很高的要求和创新。人们通常以非常规的方式进行精神方面的一些刺激等等，而对于现今的科技水平来说，一切小型化，智能化，商业化等都需要集成电路来进行引导和提高。在以往的设计中，主要都是通过单片机等低端集成CPU进行设计和使用，虽然该设计方式简单，但不易于维护和升级，也就是不能提供一些迭代的方式进行有效的提高，但是现阶段高速的发展以及成本的投入，反而需要一种易于迭代，功耗低，设计简单，便于维护以及成本较低的芯片集成设计方式。所以选用FPGA作为主控芯片进行设计，FPGA作为可编程逻辑电路来说成本较低，并且容量较大，可以外接DDR进行设计存储等等，所以对于商业化的应用和升级迭代来说经济成本相较于更新换代较难的单片机来说更加低廉和容易。

本文设计了一款基于FPGA的音乐灯光系统，首先介绍了音乐灯光系统的工作原理，在此基础上对其按键消抖模块、音乐分频模块、音乐读取和存储模块、LED灯光显示模块进行了分析和设计，采用了自顶向下的设计方式，通过Verilog HDL硬件描述语言实现了音乐播放、转换、灯光显示等基本功能，最后通过硬件、QuartusII仿真充分、合理的实验验证了本文的可行性以及工作的稳定性，最终设计出随音乐切换灯光也转换的基于FPGA的音乐灯光系统。

关键词：FPGA，蜂鸣器，LED，Verilog，音乐灯光

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论-1

1.1 问题的提出及课题的研究意义-1

1.2 国内外现状-1

1.3 研究目的和研究内容-2

1.3.1 研究目的-2

1.3.2 研究内容-2

1.4 论文的章节安排-2

1.5 本章小结-3

第二章 FPGA简介-4

2.1 FPGA简介-4

2.2 FPGA开发工具及流程简介-4

2.3 FPGA开发语言简介-6

2.4 Quartus II软件环境简介-6

2.5 ModelSim仿真软件简介-7

2.6 本章小结-7

第三章 系统设计-9

3.1 系统实现的功能-9

3.2 系统的工作原理简介-9

3.3 分频原理-10

3.4 乐谱选择及对应二进制文件-11

3.5 本章小结-11

第四章 系统硬件设计-12

4.1 整体系统硬件设计-12

4.2 主要电路硬件设计-12

4.2.1 蜂鸣器硬件电路-12

4.2.2 LED灯光显示硬件电路-12

4.2.3 外部晶振硬件电路-13

4.2.4 JTAG下载接口硬件电路-14

4.2.5 外部按键控制硬件电路-15

4.3 本章小结-15

第五章 系统软件程序的设计-16

5.1 软件设计概述-16

5.2 软件设计流程图-16

5.3 按键消抖子模块-17

5.4 音乐分频模块-20

5.5 音乐存储和读取模块-20

5.6 LED灯光显示模块-21

5.7 本章小结-22

第六章 系统的硬件测试-23

6.1  硬件介绍-23

6.2  系统的硬件测试-23

6.3  本章小结-24

第七章  结论与展望-25

致谢-27

参考文献-28