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-閱讀頁
2025-06-25 15:33本頁面
【正文】 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。按鍵對應(yīng)的掃描碼如圖 4所示： 6 圖 4 鍵對應(yīng)的掃描碼示意圖 如 果 要鍵入大寫的“ A”，必須先鍵入“ Shift”鍵，然后按住“ A”鍵，然后先釋放“ A”鍵，再釋放“ Shift”鍵。 電子琴模塊 本次設(shè)計(jì)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。該部分主要是 有 3各部分 的組成，其中共用部分是由 8個 焊 點(diǎn)組成（命名為 8），與另外 4 個焊點(diǎn)（ 命名為 1′、 2′、 3′、 4′ ）組合成 32個黑白鍵；與另外的 4 個 焊 點(diǎn) (命名為 1″ 、 2″ 、 3″ 、 4″ )組合成 29 個功能鍵 。 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(jìn)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(diǎn)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。 LCD 顯示模塊 LCD模塊的功能主要是開機(jī)時顯示“歡迎使用電子琴 汪文順制作”從而使應(yīng)用界面更加親切。 可完成圖形顯示 ,也可以顯示 2個 (16 16點(diǎn)陣 )漢字 .與外部 CPU接口采用并行或串行方式控制。 圖 5 LCD 顯示模塊 模塊控制芯片提供兩套控制命令，基本指令與擴(kuò)充指令?；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(jì)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(jì)數(shù)器 (AC)到 00H,并且將游標(biāo)移到開頭原點(diǎn)位置 。這個指令不改變 DDRAM 的內(nèi)容 功能 設(shè)定 0 0 0 0 1 DL X RE X X DL=0/1： 4/8位數(shù)據(jù) RE=1: 擴(kuò)充指令操作 RE=0: 基本指令操作 設(shè)定CGRAM 地址 0 0 0 1 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 設(shè)定 CGRAM 地址 設(shè)定DDRAM 地址 0 0 1 0 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 設(shè)定 DDRAM 地址（顯示位址） 第一行： 80H－ 87H 第 二行： 90H－ 97H 讀取忙標(biāo)志和地址 0 1 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 讀取忙標(biāo)志 (BF)可以確認(rèn)內(nèi)部動作是否完成 ,同時可以讀出地址計(jì)數(shù)器 (AC)的值 寫數(shù)據(jù)到 RAM 1 0 數(shù)據(jù) 將數(shù)據(jù) D7~D0 寫入到內(nèi)部的 RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM) 讀出RAM 的值 1 1 數(shù)據(jù) 從內(nèi)部 RAM讀取數(shù)據(jù) D7~D0 (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM) 8 CD4051 芯片 采用 CD4051 芯片 的作用是 達(dá)到模擬開關(guān)轉(zhuǎn)換為數(shù)字開關(guān)的目的 ，通過數(shù)字信號來控制電子琴 。幅值為 ～ 20V 的數(shù)字信號可控制峰值至 20V 的模擬信號。這些開關(guān)電路在整個 VDDVSS 和 VDDVEE電源范圍內(nèi)具有極低的靜態(tài)功耗，與控制信號的邏輯狀態(tài)無關(guān)。三位二進(jìn)制信號選通 8 通道中的一通道，可連接該輸入端至輸出。 圖 6 CD4051 引腳圖 表 5 CD4051 引腳說明 CD4051引腳功能說明 引腳號 符號 功能 1 2 4 5 12 13 14 15 IN/OUT 輸入 /輸出端 9 10 11 A B C 地址端 3 OUT/IN 公共輸出 /輸入端 6 INH 禁止端 7 VEE 負(fù) 電源 8 VSS 數(shù)字信號接地端 16 VDD 正 電源 注： 本次設(shè)計(jì)中因?yàn)槟M信號的電壓是 ，所以采用 6腳接地、 16腳接 +5V足以控制該信號。 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。 具體模塊圖如下： 圖 7 流水燈模塊（ led_variable）及多路選擇模塊（ mux） 9 軟件 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 原理圖 由下圖可知時鐘信號控制 ps2 通信模塊、 LCD 顯示模塊 、流水燈模塊 ，而由 ps2 通信模塊的輸出信號倆控制各個電子琴按鍵模塊的工作，即 各模塊的輸出的電平高低 。 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。 經(jīng)過一次次的試驗(yàn)后終于把全部的電路焊接完成， 過程中 經(jīng)歷過幾次失敗 ， 最大的失 誤就是燒壞了一個電子琴模塊， 主要原因 是自己連接電源時太大意了，把電子琴的電 10 源正負(fù)極短接了。 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。 另外一個解決方法就是所有的電子琴模塊全部用軟件來實(shí)現(xiàn)，這樣就能解決本次設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)。電子設(shè)計(jì)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。 這樣才 能 更好地 促進(jìn)個人的發(fā)展 為將來步入社會打下良好而堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。 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(jìn)行曲） （倫巴） $ (恰恰 ) % （桑巴 ） ^ (探戈 ) amp。為了與鍵盤的字符對應(yīng)這里的大寫字母實(shí)際上應(yīng)該是小寫字母，因?yàn)槠綍r按得字母實(shí)際上是小寫字母。 周 老師多次詢問 設(shè)計(jì)的 進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓思路 。 還要特別感謝在這次設(shè)計(jì)過程中給我提供了很多的幫助的同學(xué)，與 他們之間的交流使我受益匪淺。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
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