【正文】 課程設(shè)計摘 要樂曲演奏廣泛用于自動答錄裝置、手機鈴聲、集團電話、及智能儀器儀表設(shè)備。實現(xiàn)方法有許多種。現(xiàn)用可編程邏輯器件（PLD）來完成該設(shè)計。核心是一數(shù)控分頻器，對輸入的脈沖進(jìn)行分頻，得到每個音階對應(yīng)的頻率，由此實現(xiàn)簡易電子琴的發(fā)音功能。電子琴可演奏由鍵盤輸入的音階，同時在數(shù)碼管上顯示對應(yīng)音節(jié)的頻率。本設(shè)計基于超高速硬件描述語言VHDL在Altera公司的CycloneⅡ系列的EP2C5T144C8芯片上編程實現(xiàn)；經(jīng)仿真，調(diào)試基本能夠達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，仿真結(jié)果基本正確。關(guān)鍵詞 音樂譯碼電路模塊，VHDL，數(shù)控分頻，電子琴AbstractMusic performances are widely used in automatic answering devices, cell phone ring tones, the Group phones, smart instrumentation and equipment。The design is acplished using a programmable logic device (PLD). The core is a numerical control frequency divider, the input pulse frequency, the frequency of each scale corresponding to the frequency, thus achieving the function of simple electronic piano. The electronic piano can be played by the keyboard input of the scale, while in the digital tube display the corresponding syllable frequency. The design based on ultra high speed hardware description language VHDL on Altera39。s cyclone II Series ep2c5t144c8 chip programming。 the simulation and debugging can basically meet the technical indicators, and the result of simulation is correct.Keywords Music decoder circuit module，VHDL，Numerical control pointing frequency modules，electronic organI沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計目 錄摘 要 IAbstract II1 引言 12 VHDL簡述及應(yīng)用 2 2 VHDL的應(yīng)用 23 FPGA的簡述 3 FPGA的介紹 3 FPGA的整體結(jié)構(gòu) 3 Altera公司的FPGA 34 電子琴演奏系統(tǒng)設(shè)計原理分析 4 4 4 5 65 電子琴硬件演奏電路的層次化設(shè)計方案 8 8 8 9 9 10 10結(jié)論 11致謝 12參考文獻(xiàn) 13附錄1 14附錄2 15基于FPGA的電子琴設(shè)計1 引言我們生活在一個信息高速發(fā)達(dá)的時代，各種各樣電子產(chǎn)品層出不窮。對于廣大老百姓來說，電子琴可以說已經(jīng)不再是什么“新鮮玩意”了，它現(xiàn)在作為一種休閑和娛樂的產(chǎn)品早就推出市面，面向百姓，進(jìn)入了我們的生活。作為一個電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，了解這些電子產(chǎn)品的基本的組成和設(shè)計原理是十分必要的，我們學(xué)習(xí)過了計算機組成的理論知識，而我所做的課程設(shè)計正是對我學(xué)習(xí)的理論進(jìn)行實踐和鞏固。本設(shè)計主要介紹的是一個用超高速硬件描述語言VHDL設(shè)計的一個具有若干功能的簡易電子琴；集科學(xué)性，先進(jìn)性，創(chuàng)新性，實用性于一體，其理論基礎(chǔ)源自于計算機組成原理的時鐘分頻器。2 VHDL簡述及應(yīng)用VHDL的英文全名是VeryHighSpeed Integrated Circuit Hardware Description Language,誕生于1982年。于1983年由美國國防部（DOD）發(fā)起創(chuàng)建，由IEEE進(jìn)一步發(fā)展并在1987年作為“IEEE標(biāo)準(zhǔn)1076”發(fā)布。從此，VHDL成為硬件描述語言的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)之一。 VHDL的應(yīng)用 VHDL是IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）標(biāo)準(zhǔn)的硬件描述語言，是現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計的首選硬件設(shè)計計算機語言。1993年，IEEE對VHDL進(jìn)行了修訂，從更高的抽象層次和系統(tǒng)描述能力上擴展了VHDL的內(nèi)容，公布了新版本VHDL，即IEEE 10761993?，F(xiàn)在，VHDL與Verilog一樣作為IEEE的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言，得到ＥＤＡ公司的支持，在電子工程領(lǐng)域已成為事實上的通用硬件描述語言。3 FPGA的簡述用EDA設(shè)計的音樂演奏電路主要用到了現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）。 FPGA的介紹現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）在結(jié)構(gòu)上由邏輯功能塊排列為陣列，并由可編程的內(nèi)部連線連接這些功能塊，來實現(xiàn)一定的邏輯功能。 FPGA的整體結(jié)構(gòu)FPGA在結(jié)構(gòu)上包含三部分：可編程邏輯塊CLB、可編程輸入輸出模塊IOB和可編程內(nèi)部連線PI。（1） 可編程邏輯塊CLB CLB是FPGA內(nèi)的基本邏輯單元。 Altera公司的FPGAAltera公司的FPGA器件采用鋼鋁布線的先進(jìn)CMOS技術(shù)，具有非常低的功耗和相當(dāng)高的速度，而且采用連續(xù)式互連結(jié)構(gòu)，提供快速的、連續(xù)的信號延遲。FPGA器件有兩類配置下載方式：主動配置方式和被動配置方式。主動配置方式由FPGA期間引導(dǎo)配置操作過程，它控制著外部存儲器和初始化過程，而被動配置方式則由外部計算機或控制器控制配置過程。 4 電子琴演奏系統(tǒng)設(shè)計原理分析（1）設(shè)計一種以FPGA為控制核心的電子琴的設(shè)計方案，該方案通過編寫有關(guān)程序和各種用戶參數(shù)的設(shè)置，實現(xiàn)采用自頂向下的模塊化設(shè)計方法，基于FPGA使用VHDL語言設(shè)計制作一個電子琴控制系統(tǒng)，自動演奏模塊、音階發(fā)生器模塊、數(shù)控分頻模塊。通過本設(shè)計，正確掌握數(shù)字系統(tǒng)的模塊劃分、并能自如應(yīng)用硬件描述語言描述各模塊功能，以實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計。以VHDL語言和MAX+PLUSII為工具，在EDA實驗系統(tǒng)主板上，實現(xiàn)了地鐵自動售票系統(tǒng)。系統(tǒng)劃分為幾個功能模塊，分模塊進(jìn)行分析和設(shè)計，系統(tǒng)給出相應(yīng)的設(shè)計原理圖和VHDL源程序，通過仿真實現(xiàn)預(yù)定的功能。（2）該控制電路設(shè)計部分主要包括自動演奏模塊、音階發(fā)生器模塊、數(shù)控分頻模塊、顯示功能模塊，通過自主研發(fā)程序?qū)崿F(xiàn)各電路模塊功能，在實際運用中可以及時對錢幣處理延時時間及數(shù)量進(jìn)行監(jiān)控與調(diào)整從而提高質(zhì)量和速度，實用性強。聲音的頻譜范圍一般在幾十到幾千赫茲，利用程序來控制FPGA芯片某個引腳輸出一定頻率的矩形波，接上揚聲器就能發(fā)出相應(yīng)頻率的聲音。：自動演奏模塊喇叭 驅(qū)動模塊數(shù)控分頻輸出模塊 按鍵輸入顯示模塊 手動播放控制模塊 電子琴演奏電路結(jié)構(gòu)方框圖根據(jù)樂曲的12平均率規(guī)定計算出簡譜中從低音l至高音1之間每個音符的頻率。：音名頻率/Hz音名頻率/Hz音名頻率/Hz低音1中音1高音1低音2中音2高音2低音3中音3高音3低音4中音4高音4低音5中音5