简单电子琴设计 开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告题目：简单电子琴设计 系 别 电子信息系 专 业 通信工程 班 级 B100308 2013年12月15日1.研究目的与研究意义 随着电子技术的发展，电子技术与音乐的结合不断加深。由此而产生的电子琴在这种形势下，因其体积小，易于携带，经济适用，是一般家庭都能承受得了的经济投入。而且电子琴键盘操作直观易于掌握。这样对初学者，尤其对识谱的人来说是很容易弹奏的，一首简单的曲子灵感好的人甚至不用很多的练习和教师的指导就能很快的弹奏出来。这样就强烈地激发了学习者的学习兴趣，迅速地提高了电子琴的普及率。目前市面上存在的电子琴大多是用单个的逻辑器件组合实现。这样虽然比较直观，逻辑器件分工鲜明，思路也比较清晰，一目了然，但是由于元器件种类、个数繁多，而过于复杂的硬件电路也容易引起系统的精度不高、体积过大等不利因素。例如八个不同的音符是由八个不同的频率来控制发出的，设计可用不同的分频器来对信号进行不同程度的分频实现。电子琴的结构较为复杂，音源是由晶体管产生的电振动，并通过音色回路而产生各种音色；同时由周期波数调制产生颤音效果，由振幅调制产生各种乐器的音效。电子琴的外形很像普通键盘乐器，只是某些种类多一排脚踏键盘，而且手触键盘也往往分为两层。键盘式电子琴声音丰富、优美，有变音装置，能发出多种不同的音色，可以作为独特的乐器进行演奏，还能代替传统的风琴、钢琴供音乐课教学。 采用VHDL语言编程来实现电子琴的各项功能。只是把整个系统分为乐曲自动演奏模块（AUTO）、音调发生模块（TONE）和数控分频模块（FENPIN）三部分，而不牵涉到具体的硬件电路。用VHDL语言设计的基本原理图如图1.1所示：图1.1 电子琴VHDL设计结构原理图 乐曲自动演奏模块的作用是产生8位发生控制输入信号。当进行自动演奏时，由存储在此模块的8位二进制数作为发声控制输入，从而自动演奏乐曲。音调发生模块的作用是产生音阶的分频预置值。当8位发声控制输入信号中的某一位为高电平时，则对应某一音阶的数值将输出，该数值即为该音阶的分频预置值，分频预置值控制数控分频模块进行分频，由此得到每个音阶对应的频率。数控分频模块是对时基脉冲进行分频，得到与0、1、2、3、4、5、6、7八个音符相对应的频率。由于设计分模块组成，每个单独的模块都是一个完整的源程序，分别实现不同性质的功能，但是每个模块又是紧密关联的，前一个模块的输出很可能是后一模块的输入。如AUTO模块的音符信号输出就是TONE模块的音符信号输入。VHDL语言它不仅具有良好的电路行为描述和系统描述的能力而且通俗易懂。2.国内外研究情况电子琴在中国的推广始于20世纪八十年代，至今在音色、音质、演奏的便利性等方面都达到了相当成熟的地步，而且随着集成电路技术的发展，其升级换代可以在保持原有结构不变的情况下，通过简单的芯片更换实现。但是，电子琴也有明显的不足之处：与非电子乐器，如钢琴、管弦乐器等的协奏问题，限制了电子琴在重要音乐场所的使用，这极大的影响了电子琴的应用和推广。协调电子琴与非电子乐器的协奏，是当前音乐界人士和电子琴开发商的当务之急。3.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施（1)、设计一个简单的八音符电子琴，可通过按键输入来控制音响。（2）、演奏时可以通过转换按钮来选择是手动演奏（键盘输入），还是自动演奏已存入的乐曲。（3）、能够自动演奏已存入的多首乐曲，且每首乐曲可重复循环演奏。控制输入模块（手动输入符号功能） 顶层模块（调用功能）乐曲存储及自动播放模块乐曲1模块 乐曲2模块 乐曲3模块 其中，输入控制模块主要是为用户设计的，起到一个输入控制的作用。通过该模块以通过按键输入音符或乐曲。乐曲存储及循环播放模块主要是储存事先编写好的乐谱，并通过循环播放部分产生不同的频率驱动扬声器输出。顶层模块主要实现调用功能，通过调用输入控制模块和乐曲存储及循环播放模块选择手动播放，或者自动播放曲目1，曲目2，或曲目3.三大模块相互联系实现电子琴基本功能和发挥功能。4.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作： 重点及难点：设计自动演奏模块和音调发生器模块框图，实现波形仿真。 前期已开展工作：查阅资料，设计整体框架和思路。5.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）1-2周 下达任务书，查阅资料 3-4周 初步提出设计方案，完成开题报告5-10周 设计与实施方案，完成中期报告11-15周 撰写毕业论文，答辩6.指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 7.所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日参考文献1 康华光.电子技术基础(第四版)M.北京:高等教育出版社,1998.23-45.2 王振红.VHDL数字电路设计与应用实践教程M.机械工业出版社,2006.34-67.3 西VHDL与复杂数字系统设计M西安:西安电子科技大学出版社,2003.12-45.4 侯伯亨,顾新VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计M西安:西安电子科技大学出 版社,2004.45-89.5 谭会生,瞿隧春EDA技术综合应用实例与分析M西安:西安电子科技大学出版 社,2004.67-101.6 王道宪CPLD/FPGA可编程逻辑器件应用与开发M北京:国防工业出版社,2005.36-87.7 曾繁态等.EDA工程概论M.北京:清华大学出版社,2003.6.45-98.8 曹建国,王威,王丹一种基于VHDL的电子密码锁的设计与实现J沈阳大学学报.2006 沈阳.18(6):2-4.9 黄仁欣.EDA技术实用教程M.北京:清华大学出版社,2006.24-87.10 张庆双.实用电子电路200例M.北京:机械工业出版社,2005.26-65.11 江国强.EDA技术与应用(第三版)M.北京:电子工业出版社,2004.48-62.12 邹彦,庄严等.EDA技术与数字系统设计M.北京:电子工业出版社,2008.43-60.13 华中科技大学电子技术课程组编.康华光主编.电子技术基础M.第五版.北京:高等教育 出版社,2006.45-50.14 Huang Jiwu.The Features of Microcontroller AT89C52 and Technique of Port Connection With I2C SeriesBusJ.WUHAN UNIVERSITY JOURNAL OF NATURAL SCIENCES. 2000,(4):461-463.15 Polosky MA,Carcia EJ,Allen JJ.Surface micromachinedcounter2meshing gears Discrimination devices.SAND29820256C.1998.103-123.16 S.H.Kim,W.H.Tranter,and S.F.Midkiff.“Middleware for a distributed reconfigurable simulator,”Simulation Symposium,Annual,vol.0,p.0253,2002.485-490.17 S.Lee,K.Fleming,J.Park,K.Ha,A.Cauleld,S.Swanson, Arvind, and J.Kim.