基于FPA的电子琴设计.doc

泉 州 师 范 学 院 毕业论文（设计） 题目 基于FPGA的电子琴设计 物理与信息工程 学院 电子信息科学与技术 专业 2007 级 学生姓名 吴丽萍 学号 070303051 指导教师 曾永西 职称 讲师 完成日期 2011年月日FPGA的电子琴设计 泉州师范学院 电子信息科学与技术专业 070303051 吴丽萍 指导教师 曾永西 讲师 【摘要】介绍了基于FPGA的电子琴的工作原理和设计过程。用Altera公司的EP2C8Q208C8N芯片为核心器件，通过运用硬件编程语言VHDL描述，在Quartus II平台上，实现了电子琴的手动弹奏和自动演奏功能。本系统主要由音频发生模块，键盘控制模块和存储器模块组成。选择手动弹奏模式按键时，按下音符键后就会选通相应的频率输出；选择自动演奏模式按键时，储存器会将编写好的音乐信息依次取出，去选通各个对应的频率输出，实现自动演奏。音频发生器由分频器来实现，可产生16个频率，这些频率经放大后驱动喇叭，从而发出声音。 【关键词 】FPGA；Quartus II；VHDL；电子琴; 音符 目录 第1章 引言 .3 1.1课题分析 3 1.2 VHDL语言和QUARTUS II环境简介 3 1.2.1 VHDL简介 3 1.2.2 Quartus II简介 3 第2章 方案选择及原理分析 4 2.1 方案比较 4 2.2 电子琴设计原理 4 2.2.1 分频模块设计方法 5 2.2.2按键模块设计方法 6 2.2.3顶层模块设计方法...................................................................................................6 2.3系统设计的主要组成部分 6 第3章 硬件设计 6 3.1现场可编程门阵列FPGA简介 6 3.2按键模块及其功能 7 3.3显示电路模块及功能 7 第4章 软件设计 7 4.1系统的流程 7 4.2设计模块 7 4.2.1自动演奏模块 9 4.2.2音阶发生器模块 9 4.2.3数控分频模块 10 第5章 软硬件的系统测试 10 结论 10 参考文献 11 致谢 11 附录I歌谱 ..................................................................................................................................12 附录Ⅱ电路图 ...14 附录III程序 ..14 第一章 引言 电子琴作为音乐与科技的产物，在电子化和信息化的时代，为音乐的做出了的贡献，歌曲的制作都要电子琴完成，然后通过媒介流传开来，电视剧电影插曲、电视节目音效、甚至你的手机铃声，都很可能包含电子琴的身影。 随着电子技术的高速发展，高速、高可靠性、串并行工作方式等突出优点在电子设计中广泛应用，代表着未来EDA设计的方向。的设计采用了高级语言如VHDL语言进一步打破了软硬件之间的界限，加速了产品的开发过程。采用取代传统的标准集成电路、接口电路电子技术发展的必然趋势。EDA（电子设计自动化) 代表了当今电子设计技术的必威体育精装版发展方向它的基本特征是设计人员按照自顶向下的设计方法对整个系统进行方案设计和功能划分系统的关键电路用一片或几片集成电路) 实现。EDA工具作为开发手段，运用VHDL硬件描述语言将使整个系统大大简化，提高了电子琴整体的性能和可靠性。 1.2 VHDL语言和QUARTUS II环境简介 1.2.1 VHDL语言简介 VHDL是超高速集成电路硬件描述语言是一种用于电路设计的高级语言。最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言 。VHDL主要是应用在数字电路的设计中。目前，它在中国的应用多数是用在FPGA/CPLD/EPLD的设计中一些实力较为雄厚的单位用来设计ASIC。VHDL具有多层次描述系统硬件功能的能力，支持自顶向下和基于库的设计特点。其开发流程：在顶层用方框图或硬件语言对电路的行为进行描述后，进行系统仿真验证和纠错。再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表。然后通过适配器将网表文件配置于指定的目标器件，产生最终下载文件或配置文件。最后把适配后生成的下载或配置文件通过编程器或编程电缆下载到具体的FPGA/CPLD器件中去，以便进行硬件调试和验证，而实现可编程的专用集成电路ASIC的设计。 VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，