基于Verilog的简易音乐节奏游戏设计

#### 一、设计目的

本实验旨在通过设计一个简易的音乐节奏游戏，让学生熟悉Verilog语言在FPGA设计中的应用，掌握时钟分频、状态机设计、按键扫描和音频输出等关键概念。

#### 二、设计原理

1. **时钟分频**：由于FPGA的工作频率通常较高，而音频输出所需的频率较低，因此需要通过时钟分频器将FPGA的系统时钟降低到合适的频率。

2. **状态机设计**：游戏的核心逻辑通过状态机实现，状态机根据当前状态和输入信号（如按键信号）转移到下一个状态，并输出相应的信号（如音频信号）。

3. **按键扫描**：通过扫描按键输入，检测用户是否按照节奏按下对应的按键。

4. **音频输出**：FPGA通过PWM（脉宽调制）或其他方式生成音频信号，并通过音频输出端口输出。

#### 三、设计过程

1. **模块划分**：
   - 时钟分频模块：用于将FPGA的系统时钟降低到音频输出所需的频率。
   - 状态机模块：实现游戏的核心逻辑，包括节奏生成、按键检测和得分计算。
   - 按键扫描模块：用于扫描按键输入，检测用户是否按下按键。
   - 音频输出模块：生成并输出音频信号。