畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于fpga的電子琴設(shè)計(jì)(文件)
【正文】 ,c=S3,d=S4, S=SEL, Y=TONE_KEY_0)。 BEGIN U0:LAOHU PORT MAP(CLK=CLK, TONE_KEY2= TONEKEY, TONE_KEY_0=S1,AUTO=HANDTOAUTO)。 S: IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0)。 TONE_KEY2:IN STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0)。 TONE_KEY_0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0))。 END COMPONENT。 COMPONENT ABC PORT ( CLK :IN STD_LOGIC。 AUTO: IN STD_LOGIC。 SEL : IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0)。 USE 。 Keyboard。 The keyboard design based on FPGA Institute of Physics and Information Engineering Electronic Information Science and Technology 070303051 LiPingWu Lecturer YongXi Zeng Abstract： This paper introduces keyboards on FPGA working principle and design process. Altera pany with EP2C8Q208C8N chips for the core device, by using hardware programming language, in Quartus II described VHDL, realized the keyboards on the platform of the manual play and automatic play function. Design main have audio producing module, the keyboard control module and memory modules. Select manual play mode button, press notes key will choose the proper frequency output。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。在 本系統(tǒng) 設(shè)計(jì)調(diào)試過程中 ， 軟件和硬件都出現(xiàn)了一些小 錯誤 。通過不斷的反復(fù)調(diào)試，修改，最終完成本項(xiàng)方案設(shè)計(jì)。該模塊的 VHDL 描述中包含了三個進(jìn)程。此模塊的 VHDL 語言中包括兩個進(jìn)程，首先是對基準(zhǔn)脈沖進(jìn)行分頻得到 4Hz 的脈沖，作為第二個進(jìn)程的時鐘信號，它的目的是控制每個音階之間的停頓時間，此處便是 1/4=，第二個進(jìn)程是音樂的存儲，可根據(jù)需要編寫不同的樂曲，在這里編寫了四首歌曲 （“世上只有媽媽好”、“兩只老虎”、“小兔子乖乖”、“梁?！保?。對輸入的基準(zhǔn)時鐘進(jìn)行多次分頻，最終輸出的就是想得到的音階的頻率?？芍苯域?qū)動共陰極七段數(shù)碼管 ， 使能端 全部懸空 。 Cyclone II 設(shè)備系列擁有以下的特點(diǎn) : 琴鍵（ 16 個） FPGA 芯片 音樂控制鍵 MUSIC 預(yù)存儲歌曲 揚(yáng)聲器 發(fā)光二極管 音階顯示 7 ● 4608 到 68416 LEs 的高密度的結(jié)構(gòu)； ●嵌入式乘法器； ●先進(jìn)的 I/O 口支持； ●靈活的時鐘管理電路； ●設(shè)備的配置； [4] 按鍵模塊及其功能 獨(dú)立式鍵盤輸入電路的 VHDL 程序設(shè)計(jì)主要包括 ： 鍵盤去抖電路、輸入信息譯碼電路和 LED 顯示被按下 等電路 組成 ，其中重點(diǎn)為輸入 信息譯碼電路的設(shè)計(jì)。 Cyclone II 器件的制造基于 300mm 晶圓，采用臺積電 90nm、低 K 值電介質(zhì)工藝，這種工藝技術(shù) 采用了 低絕緣體過程 ， 確保了快速 性 、 有效性和低成本。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要組成 部 分 本設(shè)計(jì)采 用 VHDL 語言編程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，音頻發(fā)生部分、鍵輸入部分和數(shù)碼顯示部分以外，其余全部在一片 FPGA 芯片上實(shí)現(xiàn)。 模塊設(shè)計(jì)方法 6 按鍵 模塊在這個系統(tǒng)中的作用是每按下實(shí)驗(yàn)板上的一個鍵，該模塊要相應(yīng)的輸出一個分頻系數(shù)，用程序?qū)⒃摲诸l系數(shù)送到分頻模塊后將會產(chǎn)生一個特定頻率的信號，傳送到實(shí)驗(yàn)板上的 揚(yáng)聲器里，并發(fā)出不同頻率的聲音即音符。但是這種占空比不等于 50%的信號是無法驅(qū)動實(shí)驗(yàn)板上的揚(yáng)聲器發(fā)聲的。 至于音長的控制，在自動演奏模塊，每個樂曲的音符是按地址存放的，播放樂曲時按4HZ 的時鐘頻率依次讀取簡譜，每個音符持續(xù)時間為 秒。以中音 1為例，對應(yīng)的頻率值為 523Hz，它的分頻系數(shù)應(yīng)該為： 至于其他音符，可由上式求出對應(yīng)的分頻系數(shù)，這樣利用程序可以很輕松地得到相應(yīng)的樂聲 。在數(shù)控分頻器模塊，首先對時鐘頻率進(jìn)行 12 分頻，得到 1MHZ 的輸入頻率，然后再次分頻得到各音符的頻率。若分頻器時鐘頻率過低，則由于分頻系數(shù)過小，四舍五入取整 數(shù) 后的誤差較大；若時鐘頻率過高，雖然誤差變小，但分頻數(shù)將 會 變大。在 2 個八度音之間，又可分為 12 個半音。 電子琴設(shè)計(jì) 原理 樂曲都是由一 連串的音符組成， 按照樂曲的樂譜依次輸出這 些音符所對應(yīng)的頻率，就可以在揚(yáng)聲器上連續(xù)地發(fā)出各個音符的音調(diào)。 [2] 第 2 章 方案選擇及原理 分析 方案比較 方案一 ： 采用數(shù)字邏輯電路制作，用 IC拼湊焊接實(shí)現(xiàn)。 Maxplus II 作為 Altera 的上 4 一代 PLD 設(shè)計(jì)軟件，由于其出色的易用性而得到了廣泛的應(yīng)用。VHDL 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與其他硬件描述語言相比， VHDL 具有更強(qiáng)的行為描述 能力，從而決定了他成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域最佳的硬件描述語言。然后通過適配器將網(wǎng)表文件配置于指定的目標(biāo)器件，產(chǎn)生最終下載文件或配置文件。目前，它在中國的應(yīng)用多數(shù)是用在 FPGA/CPLD/EPLD 的設(shè)計(jì)中 ，同時也被 一些實(shí)力較為雄厚的單位用來設(shè)計(jì) ASIC。以 EDA 工具作為開 發(fā)手段， 運(yùn)用 VHDL 硬件描述 語言將使整個系統(tǒng)大大簡化 ， 提高 了電子琴 整體的性能和可靠性。 所以 采用 FPGA/CPLD 取代傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)集成電路、接口電路 已經(jīng)成為 電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。 音符 2 目錄 第 1 章 引言 ................................................................................................................... .3 課題分析 ............................................................................................................. 3 VHDL 語言和 QUARTUS II 環(huán)境簡介 ................................................................... 3 VHDL 簡介 ................................................................................................ 3 Quartus II 簡介 ............................................................................................ 3 第 2 章 方案選擇及原理分析 ............................................................................................ 4 方案 比較 .............................................................................................
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