FPGA大作业设计报告.pdfVIP

数字电子技术实验课程

FPGA创新实验设计报告

设计名称电子琴与音乐盒

姓名学号xxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxx

专业班级xxxxxxxx系

指导教师xxx

日期xxxx年x月xx日

摘要

本次设计借数电实验课的机会，基于FPGA可编程逻辑器件实现

了电子琴和音乐发生器的功能，使用ALTERA公司的CYCLONEⅢ芯片

构成系统主体，软件部分应用VHDL语言，在QuartusⅡ8.1设计平台

上完成。本方案整合了PS2键盘接口和音乐发生模块，具有一定的灵

活性和创新性。

关键词：电子琴;音乐发生器;FPGA;VHDL

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目录

一、设计任务与要求3

二、总体框图3

三、选择器件3

四、功能模块3

五、总体设计电路图11

六、实现功能11

七、心得体会13

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一、设计任务与要求：

设计一个能够实现音乐发生功能以及能够通过键盘弹奏的电子琴。要求：选

择功能一时能够通过键盘弹奏出三个八度的21个音符，每个音符发音时间相同；

选择功能二时能够自动播放一段音乐，并有暂停和继续的功能。

二、总体框图：

1、总体框图如下所示：

键盘接口模块音调转换模块总体控制与发声模块

2、各模块功能：

键盘接口模块

键盘接口模块用于接收键盘按键输出的断码，将信息输送到音调转换模块，

以便其将键盘按键与不同的音符进行对应。

音调转换模块

音调转换模块将输入进来的按键通码与断码信息与不同的音符对应起来，并

将结果传递给下一级模块。

总体控制与发声模块

总体控制与发声模块实现按键发声时长的控制、播放音乐的编辑以及电子琴

与音乐发生器模式切换的功能。

三、选择器件：

设计开发软件：QuartusⅡ8.1；

FPGA功能板；

主芯片：ALTERACYCLONEⅢ；

PS2接口键盘；

扬声器。

四、功能模块：

1、键盘接口模块：

ps2clk是键盘自身的的时钟信号输入；ps2data是键盘的数据输入，即按键

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信息；clr是清零输入；sysclk接系统的CLOCK_50时钟信号；hbyteh[3..0]、

hbytel[3..0]、lbyteh[3..0]、lbytel[3..0]是不同按键所对应的四位通码和断码输出。

其VHDL程序如下：

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITYps2keyboardIS

PORT(ps2clk:INSTD_LOGIC;--PS/2键盘时钟输入

ps2data:INSTD_LOGIC;--PS/2键盘数据输入

clr:INSTD_LOGIC;--清零输入控制

sysclk:INSTD_LOGIC;--50MHz系统时钟，大大高于PS/2键盘时钟

hbyteh,hbytel,lbyteh,lbytel:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0));--输

出四位通码或断码

ENDps2ke