简易电子琴课程设计QUARTUS制作.doc

可编程逻辑 期末设计 题 目：简易电子琴制作 学 院：信息工程学院 年 级：2009 级 完成时间 ：2012年2月27日 目录 1、课程设计目的 3 2、课程设计要求 3 2.1、基础部分 3 2.2、发挥部分 3 3、设计（课程）基本内容 4 3.1、eda技术/vhd语言 4 4、电子琴设计原理及过程 5 4.1、设计规划 5 4.2、基础部分原理 5 4.3、简易电子琴的设计流程 5 5、课程设计的程序模块 6 5.1、乐曲演奏模块（ps2scan） 6 5.1.1、模块说明 6 5.1.2、乐曲演奏模块文本程序 7 5.2、音调发生模块 11 5.2.1、模块说明 11 5.2.2、音调发生模块文本程序： 12 5.3、数控分频模块 13 5.3.1、模块说明 13 5.3.2、数控分频模块文本程序 14 5.4、音符存储模块 17 5.4.1、模块说明 17 5.4.2、音符存储模块的源程序 17 6、顶层模块设计 19 6.1、模块说明 19 6.2、顶层模块文本程序 20 6.3、综合设计原理图（完善） 22 7、系统程序仿真和编译 22 7.1、程序编译 22 7.1.1、编译过程 22 8、设计中遇到问题以及设计小结 25 8.1、 遇到的问题（分析） 25 8.2、设计小结（总结） 26 1、课程设计目的 利用数控分频器设计一个电子琴硬件电路和音乐发生器，设计达到演奏时可以选择是手演奏（键盘输入）或自动演奏已存入的乐曲提高eda软件实践操作能力和工程设计能力，对eda技术和fpga应用的相关知识进行了系统的介绍，内容包括eda技术的基本知识，fpga的基本原理，quartus?ii的使用方法与使用技巧，主流硬件描述语言vhdl的语法规则介绍及实例说明，常用的控制或通信功能模块的设计方法实例，以及采用vhdl语言描述的fpga综合实例2、课程设计要求 2.1、基础部分 当键盘输入123456789abcde 是对应响应的频率 演奏时在8段数码管显示对应音符 2.2、发挥部分 具有存储功能存储20个音符 当键盘上某一个键（如v）时，自动重放存储区音符 3、设计（课程）基本内容 内容包括eda技术的基本知识，fpga的基本原理，quartus ii的使用方法与使用技巧，主流硬件描述语言vhdl的语法规则介绍及实例说明，常用的控制或通信功能模块的设计方法实例，以及采用vhdl语言描述的fpga综合实例设计。本书由浅入深，从易到难，既让初学者轻松入门，又让有经验的设计者得到有价值的参考信息。3.1、eda技术/vhd语言 随着基于cpld的eda技术的发展和应用领域的扩大与深入，eda技术在电子信息、通信、自动控制用计算机等领域的重要性日益突出。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。　　利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。vhdl文本输入法设计乐曲演奏电路，运用vhdl语言对简易电子琴的各个模块进行设计，并使用eda 工具对各模块进行仿真验证。该系统基于计算机中时钟分频器的原理，采用自顶向下的设计方法来实现，通过按键输入来控制音响或者自动演奏已存入的歌曲。系统由乐曲自动演奏模块、音调发生模块和数控分频模块三个部分组成。系统实现是用硬件描述语言vhdl按模块化方式进行设计，然后进行编程、时序仿真、电路功能验证，奏出美妙的乐曲（当然由于条件限制，暂不进行功能验证，只进行编程和时序仿真）。该设计最重要的一点就是通过按键控制不同的音调发生，每一个音调对应不同的频率，从而输出对应频率的声音。 4、电子琴设计原理及过程 4.1、设计规划 根据系统设计要求，系统设计采用自顶向下的设计方法，它由乐曲自动演奏模块、音调发生模块和数控分频模块，存储模块四部分组成 4.2、基础部分原理 本课程设计目的在于灵活运用eda技术编程实现一个简易电子琴的乐曲演奏，它要求在实验箱上构造一个电子琴电路，不同的音阶对应不同频率的正弦波。按下每个代表不同音阶的按键时，能够发出对应频率的声音。故系统可分为乐曲自动演奏模块（ps2scan）、音调发生模块（tonetaba）和数控分频模块(speakera)三部分。4.3、简易电子琴的设计流程 根据系统设计要求，系统该系统基于计算机中时钟分频器的原理，设计采用自顶