电子琴课题设计论文

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1、简易电子琴制作应电101班组员：指导老师：分工：26目录绪论…………………………………………………………………31.本论文设计的任务…………………………………………………42.总体方案设计与论证………………………………………………43.硬件系统选择与设计………………………………………………53.1FPGA开发板………………………………………………………53.2时钟电路…………………………………………………………53.3矩阵键盘设计………………………………………………………73.4键盘编码电路……………………………………………………83.5译码与显示电路………………………………

2、……………………113.6预置数存储电路……………………………………………………153.7预置数控分频电路…………………………………………………173.8蜂鸣器……………………………………………………………194.开发环境介绍……………………………………………………195.系统功能的软件设计………………………………………………215.1按键消抖处理…………………………………………………………215.2键盘扫描……………………………………………………………215.3发声延时模块…………………………………………………………236.顶层模块设计…………………………………………………

3、……246.1顶层模块连接图如下………………………………………………246.2管脚分配,不用的管脚置三态………………………………………24总结……………………………………………………………………25参考文献…………………………………………………………2626基于FPGA的电子琴设计前言电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色，电子乐器的结构较为复杂，音源是由晶体管产生的电振动，并通过音色回路而产生各种音色；同时由周波数调制产生颤音效果，由振幅调制产生各种乐器的音效。电子琴的外形很像普通键盘乐器，只是某些种类多一排脚踏键盘，而且手

4、触键盘也往往分为两层。键盘式电子琴声音丰富、优美，有变音装置，能发出多种不同的音色，可以作为独特的乐器进行演奏，还能代替传统的风琴、钢琴供音乐课教学。传统乐器的声音是通过机械的方法产生的，电子琴的声音是用“电”产生的。振荡器是根据需要产生一定频率的振荡信号，振荡信号通过分频器分解成不同频率的信号输送到放大器，放大器将信号放大，推动扬声器发出声音。键盘实际是一些开关，如果没有键盘，许多种频率的信号一齐进到放大器里，通过扬声器发出的声音就会乱七八糟，不成音乐。按下键盘的一支键，就等于接通一只开关，只允许某一种频率的信号通过到放大器里去，扬声器就发出一个音来。这样，按照一定的演奏规

5、律来按键，就能奏出美妙的音乐来。摘要：电子琴的设计原理是通过3*8矩阵键盘读入键值，由分频器得到所需的频率，从而驱动蜂鸣器的发声，并在数码管上显示相应的音节。设计的关键之处在于矩阵键盘的扫描式读取、按键消抖处理、等占空比任意分频、蜂鸣器发声延时这四个方面的问题。本论文对上述问题作了详细的阐述，设计出了完整的原理图，并自行焊接了3*8矩阵键盘，与A-CV84开发板结合制作成功。关键词：电子琴；矩阵键盘；任意分频；261、本论文设计的任务本论文所设计的是一种简单的基于FPGA语言的电子琴。琴键为3*8矩阵键盘，使用蜂鸣器输出声音，并在数码管上显示相应的音阶。电子琴具有延时发声20

6、0ms的功能。2、总体方案设计与论证本方案可分为键盘扫描模块、按键消抖模块、输出控制模块、发声延时模块、分频模块。首先，由3*7矩阵键盘读入键值（行）经过消抖处理后，对键值进行编码，并输出不同分频比，再由分频器得到不同的频率，通过输出控制模块发出使能指令，从而驱动蜂鸣器发出响声，再发声由延时模块对音乐作简要优化。方案原理图如下：图1设计原理图263、硬件系统选择与设计3.1FPGA开发板设计中的核心控制器件FPGA选用Ahrea公司的EP2C8Q208C8。EP2C8Q208C8是AheraCycloneII系列器件中的一种，CycloneIIFPGA是基于StratixII

7、的90nm工艺生产的低成本FPGA。CycloneIIFPGA的应用主要定位在终端市场，如消费类电子、计算机、工业和汽车等领域。EP2C8Q208C8内部有2个锁相环(PLL)和8个全局时钟网络，8256个逻辑单元(LE)个，36个M4KRAM，18个乘法器模块，可用I／O数138个。EP2C8Q208C8具有低成本、高性能、低功耗和对IP-PBX系统的可扩展性(足够多的I／O接口)的优点，因此这里选择该器件作为系统的控制器件。3.2时钟电路时钟电路将有源晶振的20MHZ的频率分别进行2、4、8、16、