电子琴的设计报告

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1、基于FPGA的简易电子琴的设计与制作学生班级：m学生学号：XXXXXXXXXXX学生姓名：&吋间：201X年X月XXR目录一、设计任务及要求31•课题题目32.要求3二、设计内容31•课题分析32.系统方案选择3(1)频率产生电路3(2)优先选择电路或者合成电路4三、电路设计及计算41.DE2简介42.各音调所对应分频次数73.电路模块介绍7(1)晶振电路7(2)分频电路7(3)咅调选择电路8四、仿真及结果分析8五、设计总结9一、设计任务及要求1•课题题目：基于FPGA的简易电子琴的设计与制作2.要求(1)制作一个简单的电子琴，通过

2、按下不同的按键，电子琴能发出七种不同的音调。电子琴发出声音的频率与七种音调的频率相近，且能清晰的听到这七种音调。(2)当同时按下两个及以上的按键时，电子琴能根据选择或者是合成几种音调发出一种声音。⑶学习使用quartusII以及了解DE2开发板，对FPGA有一定的了解。二、设计内容1.课题分析由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而毎个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了。音调主要由声音的频率决定，乐;音(复音)的音调更复杂些，一般可认为主要由基音的频率来决定，也即一定频率的声音对应特定

3、的乐音。因此，要实现电子琴，就应该设计能输出这七种频率的电路，通过开关来控制输出电路的种类。当出现两个及以上开关闭合时，电了琴的内部电路能够合成这儿种音调或者是通过选择来发出音调。1.系统方案选择(1)频率产生电路：方案一：采用一个555集成定吋器组成简易电子琴。整个电路由主振荡器，颤咅振荡器，扬声器和琴键按钮等部分组成。主振荡器由555定时器，电阻，按键及电容组成。555电路组成的多谐振荡器，它的振荡频率可以通过改变振荡电路小的RC元件的数值进行改变。方案二：采用DE2上自带的品振产生频率，再用计数器对它进行分频，进而产生电子琴所

4、需要的频率。由于在使用DE2时，电路能产生稳定的频率，且能够减少电路元器件的个数及连线，且在同样在掌握好电路原理后，方法更简单，快捷，减少了自己做电路板中的一些问题，所以选择第二种方案。（2）优先选择电路或者合成电路当同时按下两个或者两个以上的按键时，应该选出七种一种频率，或者对这两种频率进行合成，对此，也有两种方案。方案一：运用74LS148和74LS151对频率进行优先选择，不管按下的按键为多少，总是选择优先级别最高的一个频率进行输出。方案二：运用运算放大器，对输出的频率进行合成，使其变为一个频率。在实际生活中，由于运算放大器的

5、费用较大，所以建议选择使用集成的74LS148和74LS151,所以在木次设计屮，也不使用运算放大器。因此，电子琴将FtlDE2和quartusII中的电路原理图实现，其系统的总体图一系统总体框图三、电路设计及计算经过查找资料，可以得到七个音调的频率，在设计中，使用74LS161对DE2匕晶振产生的频率进行分频。1.DE2简介DE2板是以Cyclonell2C35FPGA为特点的672针引脚的包装。板上所有重U«BUS8UttEemrSnivrOrcaHmMrlmwV4mVMVWmMHOtVVI要的部件都与板上的芯片相连，使用户能够

6、控制板上各种的操作°DE2板包括了很多开关（兼有拨动开关和按键），发光二极管和七段数码管。在更多进一步的实验小述用到了SRAM,SDRAM,Flash以及16X2的字符液晶。需要进行处理器和I/O接】I试验时，可以简单的用AlteraNiosII处理器和象RS-232和PS/2标准接口。进行涉及音频和视频的实验时，也有标准MIC、linc-in^line-out接口（24位音频解编码器）,video-in（TVDecoder）和VGA（10-bitDAC）,这些特点都能够被用来制作CD质量的音频应用程序和专业的视频图象。为了能够设计

7、更强大的项目，DE2还提供了USB2.0接口（包括主、从USB）,10/100M自适应以太网，红外（IRDA）接口，以及SD卡接口。最后，可以通过两排扩展I/O口与其它用户口定义的板了相连。irrtCr>r*IFPGASMAbtrmilCtocaPg85USSCottoteiAiwoUSBrCoMVgw?AMOt^CtRUFIPROGSurtfttaJUDASUC0MtSRadLED*图二DE2开发板引脚图由于DE2上自带的晶振只有27MHz和50MHz两种，所以选择使用50MHz的晶振，再将它分为10MHz的，再经过计数器分频，然

8、后选择，即可得到所需要的频率。DE2的输入输出一些端口所对应的沟榊:SignalNameFPGAPinNo.DescriptionSW[O]PIN_N25ToggleSwitch[0]SW[1]PIN_N26ToggleSwitch[