【正文】 周 老師淵博的專業(yè)知識、 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、精益求精的工作作風(fēng)、誨人不倦的高尚師德對我影響深遠(yuǎn)，也是我永遠(yuǎn) 學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作，使我終身受益。 周 老師多次詢問 設(shè)計的 進程，并為我指點迷津，幫助我開拓思路 。 多路選擇開關(guān)分配的端口為 P43,其他的按鍵分配如下圖所示： 表 6 功能鍵的分布 ！ （華爾茲） （進行曲） （倫巴） $ (恰恰 ) % （桑巴 ） ^ (探戈 ) amp。電子設(shè)計大賽期間接觸 Verilog HDL，經(jīng)過這次則更加深入了 學(xué)習(xí) 了這門語言。 電子琴做好后還發(fā)現(xiàn)了 許多的 問題，比如連續(xù)按同一個鍵只有第一次工作，以后便不在工作。 而 sw 端口 可控制 LED 的工作模式，選擇電腦鍵盤按鍵的 ASCII 碼輸出還是流水燈輸出。 水燈模塊及多路選擇模塊 流水燈模塊的功能是使 EXCD1 開發(fā)板上的 LED 按照所寫的程序不停的變化，以增加使用電子琴時的樂趣 及觀賞性 ；而多路選擇模塊可以控制 LED 顯示的內(nèi)容，當(dāng)控制鍵 （ sw） 為高電平時顯示流水燈，為低電平時顯示所按按鍵的 ASCII 碼值。三位二進制信號選通 8 通道中的一通道，可連接該輸入端至輸出。幅值為 ～ 20V 的數(shù)字信號可控制峰值至 20V 的模擬信號?；局噶?如下： 表 4指令表：（ RE=0：基本指令） 指 指 令 碼 功 能 令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清除 顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 將 DDRAM填滿 20H,并且設(shè)定 DDRAM的地址計數(shù)器 (AC)到 00H 地址 歸位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X 設(shè)定 DDRAM的地址計數(shù)器 (AC)到 00H,并且將游標(biāo)移到開頭原點位置 。 可完成圖形顯示 ,也可以顯示 2個 (16 16點陣 )漢字 .與外部 CPU接口采用并行或串行方式控制。 表 2 電子琴功能鍵的控制分析 1 2 3 4 5 6 7 8 1″ 華爾茲 進行曲 倫巴 恰恰 桑巴 探戈 搖擺 搖滾 2″ 鋼琴 風(fēng)琴 小提琴 曼陀林 小號 電顫琴 吉他 長笛 3″ 牛叫 /踩镲 鳥叫 /低音鼓 音量調(diào)節(jié) 狗叫 /吊镲 鴨叫 /小軍鼓 切換 4″ 單鍵演奏 連唱 放音 錄音 點唱 停止 注： 方格 里面的內(nèi)容是按鍵的功能 ； 數(shù)字 的含義已在電子琴模塊的內(nèi)容中有介紹。 電子琴模塊 本次設(shè)計采用 兒童電子琴成品里面的電路，這樣不但可以使音色效果更好，而且功能更多。 PS2 類型的鍵盤使用掃描碼來表示按鍵數(shù)據(jù)，每個鍵 分配一個掃 描碼；如果按鍵一直被按下，則掃描碼每隔一段時間就會重新發(fā)送一次； 按鍵釋放時，“ F0” 碼被送出，后面跟隨一個釋放按鍵的掃描碼。鍵盤接口允許雙向的數(shù)據(jù)傳輸（所以主設(shè)備能點亮鍵盤上的狀態(tài)燈） 。把鍵盤的按鍵掃描碼轉(zhuǎn)換為 ASCII碼。 開發(fā)板采用 Xilinx Spartan 3E FPGA 器件，板上有各種輸入輸出設(shè)備，可以方便的設(shè)計具有各種功能的數(shù)字系統(tǒng)， EXCD1 開發(fā)板有 5 個擴展接口，可靈活的擴展各種功能模塊，如數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊， LCD顯示模塊等。具體是借助于 專用 軟件用原理圖、 布爾表達(dá)式、硬件描述語言等方法生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，最后用 下載電纜 下載到 FPGA 芯片 中來實現(xiàn)功能。 隨著研發(fā)成本越來越昂貴，產(chǎn)品上市要求越來越快，架構(gòu)要求越來越靈活，在這樣的背景下， FPGA進入人們的視野，迎來自己的黃金時代：它承擔(dān)起信號處理和數(shù)據(jù)運算的重要功能，在無線通訊、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、汽車電子、消費電子、工業(yè)和醫(yī)療電子、圖形處 4 理、高性能運算等幾乎所有的應(yīng)用領(lǐng)域 都可 看到 FPGA的身影。在這些 年的發(fā)展過程中，以 FPGA為代表的數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場集成技術(shù)取得了驚人的發(fā)展：現(xiàn)場可編程邏輯器件從最初的 1200個可利用門，發(fā)展到 90年代的 25萬個可利用門，乃至當(dāng)新世紀(jì)來臨之即，國際上現(xiàn)場可編程邏輯器件的著名廠商 Altera公司、 Xilinx公司又陸續(xù)推出了數(shù)百萬門的單片 FPGA芯片，將現(xiàn)場可編程器件的集成度提高到一個新的水平。在大規(guī)模設(shè)計選擇 FPGA時， RAM資源是否夠用是重要的考慮因素。 Configurable Logic Block是 FPGA具有可編程能力的主要承擔(dān)者。 目前以硬件描述語言（ Verilog 或 VHDL）所完成的電路設(shè)計，可以經(jīng)過簡單的綜合與布局，快速的燒錄至 FPGA 上進行測試，是現(xiàn)代 IC 設(shè)計驗證的技術(shù)主流。 EXCD1開發(fā)板含有 PS2接口， 可以 方便的 接入 電 腦鍵盤。綜上所述采用 FPGA 來完成此次的電子琴設(shè)計。 3） FPGA 內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和 I/O引腳。運用這種方法設(shè)計的電子琴不但功能簡單，而且沒有存儲功能。目前的電子琴設(shè)計方法大體上分兩種： 一種是 基于單片機的電子琴設(shè)計 [8]，單片機的缺點就是運行速度慢，存儲能力也遠(yuǎn)不如 FPGA。而 且 隨著計算機的發(fā)展，普及程度越來越高，兒童也越來越早地接觸并使用電腦。 電子琴因 其結(jié)構(gòu)簡單，價格適中，而廣泛引用于各種領(lǐng)域，使用電子琴不但可以抒發(fā)感情，陶冶情操，而且能更好的體會生活的樂趣。音域較寬，和聲豐富，甚至可以演奏出一個管弦樂隊的效果，表現(xiàn)力極其豐富。 本設(shè) 計是以北 京中教儀裝設(shè)備有限公司的 EXCD1 為中心器件， 輔以電腦 鍵盤、 LCD 顯示和電子琴電路 等來設(shè)計電子琴系統(tǒng) ， 同時詳細(xì)論述了 電子琴 的設(shè)計過程及關(guān)鍵技術(shù) 。首先 FPGA 是一 種新型集成電路 ,具有高速率、標(biāo)準(zhǔn)化、小型化、多功能、 低耗能、 可無限反復(fù)編程等特點，使用 FPGA 可在較短的時間內(nèi)完成一個電子系統(tǒng)的設(shè)計和 制作，縮短了研制周期，達(dá)到快速 上市和進一步降低成本的要求。 其次用電腦鍵盤來控制的電子琴，肯定會給人以耳目一新的感覺，而且隨著電腦的普及程度越來越高， 兒童也越 來越早地接觸并使用電腦。 本次設(shè)計的最大新意 是使用電腦鍵盤 代替了傳統(tǒng)的黑白鍵來控制傳統(tǒng)的兒童電子琴，并且 本次制作的 的電子琴 不但 功能多樣 而且還增加了一些市場上電子琴所不具備的功能 ， 這樣 既能使使用者練習(xí)鍵盤的使用又能在使用鍵盤時 學(xué)習(xí)電子琴 聆聽音樂， 提高其對音樂的鑒賞能力， 為 枯燥的 鍵盤 練習(xí) 增加 樂趣， 提高使用者尤其是 兒童的興趣。它還可模仿多種音色，甚至可以奏出常規(guī)樂器所無法發(fā)出的聲音（如合唱聲，風(fēng)雨聲，宇宙聲等）。另外，因其操作簡單而備受兒童喜愛，廣泛應(yīng)用于兒童音樂啟蒙的教育中 。由于其對電腦鍵盤的熟練程度比操作電子琴更高，所以如果設(shè)