基于fpga的電腦鍵盤琴設(shè)計(jì)通信工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論(存儲版)
【正文】 3 FPGA 的設(shè)計(jì)流程 ................................................ 4 第三章 設(shè)計(jì)方案 .......................................................... 4 總體方案 ...................................................... 4 功能模塊設(shè)計(jì) .................................................. 4 PS2 通信模塊 ............................................. 4 電子琴模塊 .............................................. 6 LCD 顯示模塊 ............................................. 6 CD4051 芯片 .............................................. 8 水燈模塊及多路選擇模塊 .................................. 8 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 ............................................ 9 第四章 總結(jié)及使用說明 .................................................... 9 總結(jié) .......................................................... 9 使用說明 ..................................................... 10 致謝 .................................................................... 11 參考文獻(xiàn) ................................................................ 11 1 基于 FPGA 的電腦鍵盤琴的設(shè)計(jì) 通信工程 專業(yè) 學(xué) 生 汪文順 指導(dǎo)教師 周子力 摘要 ： 通過 FPGA 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電子琴的設(shè)計(jì)， 使用 Verilog HDL 語言 而且采 用電腦鍵盤來控制。 電子琴又稱作電子鍵盤，屬于電子樂器 (區(qū)別于電聲樂器 )，發(fā)音音量可以自由調(diào)節(jié)。它能夠培養(yǎng)兒童的音樂情操，開發(fā)兒童的智商，增加童年的快樂感。此法只能設(shè)計(jì)簡易的電子琴，因?yàn)榧兇馐怯媚M電路設(shè)計(jì) 。而且 EXCD1開發(fā)板有 5個擴(kuò)展口，還有一個高速擴(kuò)展接口，這 為 此次設(shè)計(jì)提供了良好的硬件條件。它是作為專用集成電 路（ ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足 ，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。BlockRAM是成塊的 RAM， 可以在設(shè)計(jì)中用于存儲數(shù)據(jù)，是設(shè)計(jì)的重要資源。特別是引人注目的所謂 FPGA動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)的開拓，將推動數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)觀念的巨大轉(zhuǎn)變。 設(shè)計(jì)使用的 EXCD1 器件，板上資源豐富，它能夠?qū)崿F(xiàn)大量基于 FPGA 的數(shù)字系統(tǒng) 。鍵盤使用 11 位的字，其中包括一個開始位、一個停止位，一個奇偶校驗(yàn)位和 8個數(shù)據(jù)位。 其他的類似按鍵輸入方式亦是如此。 本次設(shè)計(jì)用的 12232F是一種內(nèi)置 8192個 16 16點(diǎn)漢字庫和 128個 16 8點(diǎn)ASCII字符集圖形點(diǎn)陣液晶顯示器 ,它主要由行驅(qū)動器 / 列驅(qū)動器及 128 32全點(diǎn)陣液晶顯示器組成 。 CD4051 是 8通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)， 具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流 等特點(diǎn) 。共使用了 8個 CD4051芯片 ，其各個的 3腳分別于 1′ 、 2′ 、 3′ 、 4′ 、 1″ 、 2″ 、 3″ 、 4″ 相連接。 這次設(shè)計(jì)的電子琴 基本上實(shí)現(xiàn)了自己的 意愿， 但也有不足之處。 使用說明 打開 EXCD1 開發(fā)板的開關(guān)然后再打開電子琴的開關(guān)即可，此時 LCD 循環(huán)顯示“歡迎使用電子琴 汪文順制作”十二個漢字。 由于 個人理論水平還有待提高，難免有許多考慮不周全的地方 。 周老師提供了智能信息處理實(shí)驗(yàn)室 供 我們 做畢業(yè)設(shè)計(jì) 使用，整個設(shè)計(jì)一直是在這 實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)室里 有 做電子設(shè)計(jì)的相關(guān)的元器件 ， 而且有高配置的計(jì)算機(jī) ，為軟件 的運(yùn)行提供了良好的 硬件支撐 。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)許多問題，比如 自己所掌握的 知識 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠 實(shí)踐的要求， 只有不斷的學(xué)習(xí)并把所學(xué)的知識用于實(shí)踐才能更好的掌握知識。 圖 8軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 第四章 總結(jié)及使用說明 總結(jié) 本次設(shè)計(jì)的用鍵盤控制的電子琴的功能多樣，主要功 能有 12 首內(nèi)存曲目，并且可以選擇播放模式（點(diǎn)唱、連唱）； 8種音色；四種動物音效；四種鼓聲；八種節(jié)奏；可以調(diào)節(jié)音量大小， 控制 節(jié)奏快慢； 可以控制 LED的顯示（顯示所按按鍵的 ASCII 碼或流水燈） ； 而且有單鍵演奏的功能 。 表 5 顯示了 CD4051 引腳說明 ，圖 5為 CD4051 引腳圖。這個指令不改變 DDRAM 的內(nèi)容 顯示狀態(tài)開 /關(guān) 0 0 0 0 0 0 1 D C B D=1: 整體顯示 ON C=1: 游標(biāo) ON B=1:游標(biāo)位置反白允許 進(jìn)入點(diǎn) 設(shè)定 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時 ,設(shè)定游標(biāo)的移動方向及指定顯示的移位 游標(biāo)或顯示移位控制 0 0 0 0 0 1 S/C R/L X X 設(shè)定游標(biāo)的移動與顯示的移位控制位 。 表 3黑白鍵的控制分析 1 2 3 4 5 6 7 8 1′ 白鍵 1 黑鍵 1 白鍵 2 黑鍵 2 白鍵 3 黑鍵 3 白鍵 4 白鍵 5 2′ 黑鍵 4 白鍵 6 黑鍵 5 白鍵 7 白鍵 8 黑鍵 6 白鍵 9 黑鍵 7 3′ 白鍵 10 黑鍵 8 白鍵 11 白鍵 12 黑鍵 9 白鍵 13 黑鍵 10 白鍵 14 4′ 白鍵 15 黑鍵 11 白鍵 16 黑鍵 12 白鍵 17 黑鍵 13 白鍵 18 白鍵 19 注：黑（白）鍵后面的數(shù)字是按所買電子琴的按鍵從左往右的順序編的號，而且 白鍵從 1開始到 19結(jié)束，黑鍵從 1開始到 13結(jié)束，黑白鍵單獨(dú)編號 ，不互相交叉 。鍵盤向主機(jī)發(fā)送 11 比特數(shù)據(jù)，包含一個 0起始位， 8 位掃描碼，一個奇偶校驗(yàn)位、一 個 1停止位。 本模塊分為兩部分，一是分頻模塊 Div_256,另一個是 按鍵解碼模塊 ： 5 圖 2 ps2
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