vhdl電子琴的設計(存儲版)
【正文】 288 KB。本實驗采用的是有源晶振，頻率為40MHz，FPGA芯片EP1C12Q240C8具有2個鎖相環(huán)，為多頻率要求的系統(tǒng)提供了極大的方便，時鐘輸入分為CLK0～CLK7，共8個輸入，分兩組：CLK0～CLK3為一組，CLK4～CLK7為一組，其中CLK0接的外部有源晶振頻率為40MHz。本實驗采用的是獨立按鍵（如圖7示）。 圖8 配置電路 工作原理音名與頻率的關系：音樂的十二平均率規(guī)定：每兩個八度音(如簡譜中的中音1與高音1)之間的頻率相差一倍。本實驗中選取5MHZ的基準頻率。時，選擇自動演奏音樂存儲器里面的樂曲，auto=185。圖11 音調發(fā)生器模塊波形仿真圖（speaker）的設計 數控分頻模塊的目的是對基準脈沖分頻，得到1,2,3,4,5,6,7七個音符對應頻率。 圖15 EP1C12Q240C8芯片引腳鎖定如表2所示： 表2 引腳鎖定表 首先用進行功能仿真。6 設計總結（1）設計小結：近四個月的畢業(yè)設計馬上就要結束了，這是我們大學之中最后一個也是最重要的一個設計、一個階段。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。（2）設計收獲體會：在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。 表3 頻率測試音階12 345671(H)頻率(Hz) 測試結果可以看出，本設計利用超高速硬件描述語言VHDL實現了電子琴的自動演奏和鍵盤輸入發(fā)音的簡易功能，經過編程，綜合，仿真，下載，芯片燒制，最終測試，測試情況良好，能夠準確實現音階的發(fā)音功能，可切換到自動演奏存儲好的樂曲。5 系統(tǒng)測試及參數本設計是在Altera公司推出的EDA開發(fā)平臺Quartus II ，基于超高速硬件描述語言VHDL在Altera公司的Cyclone系列的EP1C12Q240C8芯片上編程實現。 圖10 自動演奏模塊波形仿真圖(tone)的設計音調發(fā)生器的作用是產生獲得音階的分頻預置值。設置一個自動演奏/鍵盤輸入切換auto，即當auto=185。若基準頻率過高，雖然誤碼差變小，但分頻結構將變大。不同的是前者下載至FPGA，后者是編程配置芯片（EPCSx），然后配置FPGA。 圖6 蜂鳴器電路在應用系統(tǒng)中，按鍵主要有兩種形式：獨立按鍵； 矩陣編碼鍵盤。基于以上事實，需要設計時鐘電路。蜂鳴器電路時鐘和復位電路FPGA 自動演奏模塊配置電路數控分頻模塊音調發(fā)生器模塊獨立按鍵電路電源電路 圖3 系統(tǒng)原理框圖 系統(tǒng)模塊有數控分頻器模塊、樂曲存儲模塊、音調發(fā)生模塊，數控分頻器對FPGA的基準頻率進行分頻，得到與各個音階對應的頻率輸出。直接進行功能仿真的好處是設計耗時短，對硬件庫、綜合器等沒有任何要求。仿真有兩種不同級別：（1）時序仿真。適配器也稱結構綜合器，它的功能是將由綜合器產生的網表文件配置與指定的目標器件中，使之產生最終的下載文件，如JEDEC、Jam格式的文件。事實上，設計過程中的每一個步驟都可稱為一個綜合環(huán)節(jié)。狀態(tài)圖輸入法就是根據電路的控制條件和不同的轉換格式，用繪圖的方法在EDA工具的狀態(tài)圖編輯器上繪出狀態(tài)圖，然后由EDA編譯器和綜合器將此狀態(tài)變化流程圖形編譯綜合成電路網表。符合市場需求的大規(guī)模系統(tǒng)高效，高速的完成必須有多人甚至多個代發(fā)組共同并行工作才能實現。VHDL的程序結構特點是將一項工程設計，或稱設計實體（可以是一個元件，一個電路模塊或一個系統(tǒng)）分成外部（或稱可是部分,及端口）和內部（或稱不可視部分），既涉及實體的內部功能和算法完成部分?，F在對EDA的概念或范疇用得很寬。PLC有其優(yōu)點，其性能優(yōu)異，體積小，可靠性和精度都比較好，在電子琴的設計中可采用PLC來完成硬件的控制，但是用PLC實現編程相對比較復雜，對于電子琴這種小型設計來說成本過高。當按下不同的鍵時發(fā)出不同的聲音。 關鍵詞：電子琴；課程設計；EDA；VHDL AbstractEDA technology in the electronic information, munication, automatic control puter and other areas of the growing importance outstanding. This design program is simple keyboard design. Using EDA tools, VHDL language as a development for hardware description language, quartus II as program operation platform, developed the program through the postsale service, the
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