eda 电子琴课程设计

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1、设计者：张目（12007243818）——可编程逻辑器件与VHDL课程设计基于VHDL原理图及文本输入法的简单电子琴电路的设计1.1课程设计目的本课程设计主要是基于VHDL文本输入法设计乐曲演奏电路，该系统基于计算机中时钟分频器的原理，采用自顶向下的设计方法来实现，通过按键输入来控制音响或者自动演奏已存入的歌曲。系统由乐曲自动演奏模块、音调发生模块和数控分频模块三个部分组成。系统实现是用硬件描述语言VHDL按模块化方式进行设计，然后进行编程、时序仿真、电路功能验证，奏出美妙的乐曲（当然由于条件限制，暂不进行功能验证，只进行编程和时序仿真）。该设计最重要的一点就是通过按键控制不同的音

2、调发生，每一个音调对应不同的频率，从而输出对应频率的声音。1.2课程设计内容（1）设计一个简易的八音符电子琴，它可通过按键输入来控制音响。（2）系统演奏时可以选择是手动演奏（由键盘输入）还是自动演奏已存入的乐曲。（3）能够自动演奏多首乐曲，且乐曲可重复演奏。1.3课程设计原理本课程设计目的在于灵活运用EDA技术编程实现一个简易电子琴的乐曲演奏，它要求在实验箱上构造一个电子琴电路，不同的音阶对应不同频率的正弦波。按下每个代表不同音阶的按键时，能够发出对应频率的声音。故系统可分为乐曲自动演奏模块（AUTO）、音调发生模块（TONE）和数控分频模块(FENPIN)三部分。系统的整体组装设

3、计原理图如图1-1所示。设计者：张目（12007243818）——可编程逻辑器件与VHDL课程设计图1-1系统的整体组装设计原理图由于设计分模块组成，每个单独的模块都是一个完整的源程序，分别实现不同性质的功能，但是每个模块又是紧密关联的，前一个模块的输出很可能是后一模块的输入。如AUTO模块的音符信号输出就是TONE模块的音符信号输入。另外，时钟脉冲信号在本课程设计中用的最多，用处也最大，一般情况下时钟信号处上升沿有效，判断和控制各个计数器计数多少。2简易电子琴的设计过程根据系统设计要求，系统该系统基于计算机中时钟分频器的原理，设计采用自顶向下的设计方法，通过按键输入来控制音响或者

4、自动演奏已存入的歌曲。它由乐曲自动演奏模块、音调发生模块和数控分频模块三部分组成。2.1乐曲自动演奏模块乐曲自动演奏模块的作用是产生8位发生控制输入信号。当进行自动演奏时，由存储在此模块的8位二进制数作为发声控制输入，从而自动演奏乐曲。该模块的VHDL源程序主要由3个工作进程组成，分别为PULSE0，MUSIC和COM1。PULSE0的作用是根据键盘输入（自动演奏）的值（0或1）来判断计数器COUNT以及脉冲CLK2的输出值。部分源程序如下：PULSE0:PROCESS(CLK,AUTO)--工作进程开始VARIABLECOUNT:INTEGERRANGE0TO8;--定义计数器变

5、量，值从0到8IFAUTO='1'THEN--键盘输入为1COUNT:=0;CLK2<='0';--计数器值指0，时钟信号为0ELSIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THEN--时钟输入信号为1COUNT:=COUNT+1;--计数器加1当确定了时钟信号输出的值后，在第二个PROCESS中就可以由它控制8位发声控制输入信号了。即CLK2的值为0时，COUNT0为1。最后的COM1便是由前两个PROCESS所确定的COUNT0、AUTO和键盘输入信号值INDEX2将8位的二进制数转化为音符信号的输出，达到自动演奏的目的。部分源程序如下：IFAUTO='0'THENCASE

6、COUNT0ISWHEN0=>INDEX0<="00000100";--3设计者：张目（12007243818）——可编程逻辑器件与VHDL课程设计WHEN4=>INDEX0<="00010000";--5该模块最主要的用途就是将输入二进制数转化为发声控制输入，是产生音符的重要步骤，AUTO模块的源程序符号编辑图如图3-1。图3-1AUTO模块的符号编辑图2.1.1乐曲演奏模块文本程序：--程序名称：AUTO.VHD--程序功能：采用VHDL语言编程产生8位发声控制输入信号。--电子班张目(12007243818)--LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_11

7、64.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYAUTOISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;--系统时钟信号AUTO:INSTD_LOGIC;--键盘输入/自动演奏CLK2:BUFFERSTD_LOGIC;--时钟输出INDEX2:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);--键盘输入信号INDEX0:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DO