IP核设计实验项目

一、设计实验项目1)设计实验项目一波形发生器与频率计设计功能要求：基本要求1)使用DigilentBasys开发板可输出2KHZ正弦波信号(仿真)，2)输出正弦波信号的同时，可输出同频方波信号，并用示波器验证。3)可对该信号进行计数，并在DigilentBasys开发板上显示频率计数结果（精确到Hz）。发挥部分1)可通过拨码或按键输入指定所生成输出信号的频率；2)增加输出波形的路数（各路之间可手动设置同步关系）；3)实现输出信号的DA转换（附加必要外围电路）；4)增加输出波形的种类（如三角波、锯齿波等）。5)幅度可调；6)输出信号类型、频率、幅度的手动设置输入控制；7)可测量外部输入到DigilentBasys开发板允许的电压信号的频率（注意校验信号幅度峰值3.3V与注意共地与连接关系！），并在DigilentBasys开发板上显示频率计数结果。8)利用DigilentBasys开发板VGA输出接口实现波形发生器与频率计用户界面。9)增加输入计数信号波形的路数；10)提高所设计实现的波形发生器与频率计的量程与精度；11)用户自定义波形的输入与产生12)其他功能与性能。设计步骤与要求：1)简要说明所实现系统的基本原理。2)在XilinxISE13.1软件中，编写输入所设计的源程序文件。3)对源程序进行编译及仿真分析（注意合理设置，以便能够在验证逻辑的基础上尽快得出仿真结果）。4)输入管脚约束文件，对设计项目进行编译与逻辑综合，生成下载所需.bit类型文件。5)在Basys2实验板上下载所生成的.bit文件，观察验证所设计的电路功能。2)设计实验项目二电子琴与记谱器设计功能要求：要求设计并实现能够通过按键及拨码开关设置实现电子琴弹奏、乐曲自动演奏及简单乐曲的记谱功能。基本要求1)使用DigilentBasys开发板按键及拨码开关设置实现中音“1,2,3,4,5,6,7”的弹奏产生。2)实现长达1分钟非重复乐曲的自动演奏。3)实现对用户弹奏乐曲(1分钟)的记录及回放功能4)实现输出信号的DA转换并通过喇叭或蜂鸣器输出（附加必要外围电路）；5)实现输出乐音的即时显示（数码管方式）发挥部分1)可通过拨码或按键配置实现低音到中音直至高音的变化；2)实现不同音色的乐音输出3)增加多路乐音的同时输出（各路之间可手动设置同步关系（同步或非同步），节拍器等）；4)幅度可调；5)输出乐音音阶、幅度及音色的手动设置输入控制；6)利用DigilentBasys开发板VGA输出接口实现波形发生器与频率计用户界面。7)实现对外界喇叭播放乐声的识别、记录及回放。8)其他功能与性能。设计步骤与要求：1)简要说明所实现系统的基本原理。2)在XilinxISE13.1软件中，编写输入所设计的源程序文件。3)对源程序进行编译及仿真分析（注意合理设置，以便能够在验证逻辑的基础上尽快得出仿真结果）。4)输入管脚约束文件，对设计项目进行编译与逻辑综合，生成下载所需.bit类型文件。5)在Basys2实验板上下载所生成的.bit文件，观察验证所设计的电路功能。3)设计实验项目三简单计算器设计功能要求：要求设计并实现能够通过按键及拨码开关设置实现的2位十进制数字计算器。其中数字以数码管显示，2位十进制操作数以拨码开关输入，符号位和计算符按键开关输入。基本要求1)实现2位十进制数字的可带符号的加、减、乘、除计算，除法计算结果以商及余数方式呈现。发挥部分1)利用DigilentBasys开发板VGA输出接口实现计算器显示界面。2)利用DigilentBasys开发板PS2接口实现数字输入界面。3)实现浮点计算功能。4)实现平方根、三角函数、指数函数等拓展计算。5)利用扩展语音模块实现计算器输入级输出结果播报。6)设计实现以计算器为基础游戏。7)其他功能与性能。设计步骤与要求：1)简要说明所实现系统的基本原理。2)在XilinxISE13.1软件中，编写输入所设计的源程序文件。3)对源程序进行编译及仿真分析（注意合理设置，以便能够在验证逻辑的基础上尽快得出仿真结果）。4)输入管脚约束文件，对设计项目进行编译与逻辑综合，生成下载所需.bit类型文件。在Basys2实验板上下载所生成的.bit文件，观察验证所设计的电路功能。4)设计实验项目四图片的VGA显示功能要求：利用Basys2实验板实现图片在VGA接口显示器上的显示。基本要求1)实现240*160以上像素的图片在VGA接口显示器上的显示。2)利用算法实现特定图片在VGA接口显示器上的放大、缩小旋转及其他动作的自动变换。发挥部分1)实现输入数字在VGA接口显示器上的显示。2)设计实现以VGA接口显示器为基础的简单游戏。3)设计实现以VGA接口显示器及PS2键盘为基础的打字游戏。4)其他功能与性能。设计步骤与要求：1)简要说明所实现系统的基本原理。2)在XilinxISE13.1软件中，编写输入所设计的源程序文件。3)对源程序进行编译及仿真分析（注意合理设置，以便能够在验证逻辑的基础上尽快得出仿真结果）。4)输入管脚约束文件，对设计项目进行编译与逻辑综合，生成下载所需.bit类型文件。在Basys2实验板上下载所生成的.bit文件，观察验证所设计的电路功能。5)设计实验项目五语音频谱分析与处理功能要求：利用Basys2实验板实现输入信号的频谱分析与滤波处理。基本要求1)利用扩展AD模块实现特定信号（BW20KHz）的数字化输入。2)利用FFT实现对信号的基波频率的识别及频谱成分的分析3)设计实现FIR滤波器并能够实现对于输入信号的滤波处理（低通、高通、带通、带阻、移相）发挥部分1)实现输入信号波形在VGA接口显示器上的显示，同时显示输入信号波形的特征参数。2)实现输入信号波形在VGA接口显示器上的显示，同时显示输入信号频谱的特征参数。3)实现输入信号波形与输出信号波形在VGA接口显示器上的对比显示，同时显示输入、输出信号波形的特征参数。4)实现输入信号波形与输出信号波形在VGA接口显示器上的对比显示，同时显示输入、输出信号频谱的特征参数。5)实现对于简单语音信号的识别处理（如对于播报电话号码的识别，对于小车运动方向及速度控制指令的识别）设计步骤与要求：1)简要说明所实现系统的基本原理。2)在XilinxISE13.1软件中，编写输入所设计的源程序文件。3)对源程序进行编译及仿真分析（注意合理设置，以便能够在验证逻辑的基础上尽快得出仿真结果）。4)输入管脚约束文件，对设计项目进行编译与逻辑综合，生成下载所需.bit类型文件。在Basys2实验板上下载所生成的.bit文件，观察验证所设计的电路功能。二、注意事项适当设置仿真文件，使得能够尽快得到仿真结果，同时能够验证所设计系统的逻辑与时序的目的。三、实验报告要求按实验报告格式要求，描述系统设计实现目标要求，设计实现原理，对于用层次化设计方法所设计的电路系统，给出系统各模块的连接关系图；描述利用xilinx提供ip核生成目标模块的过程，给出源码清单，测试文件清单，管脚定义文件清单，系统使用说明，系统功能与性能测试结果，并简述系统设计开发步骤与过程，总结实验心得体会并提出意见建议。