基于FPGA的电子琴设计

1基于FPGA的数字电子琴设计与实现草鱼班草鱼草鱼草鱼草鱼级PORK草鱼草鱼电信0701草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼姓草鱼草鱼草鱼草鱼名PORK草鱼草鱼林守华草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼学草鱼草鱼草鱼草鱼号PORK草鱼草鱼200705214137草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼指导教师PORK草鱼草鱼王金铭草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼日草鱼草鱼草鱼草鱼期PORK草鱼草鱼20100531草鱼摘要2草鱼1草鱼系统设计总述2草鱼11设计要求2草鱼12草鱼系统组成3草鱼（1）草鱼音乐硬件演奏电路基本原理3草鱼（2）草鱼音符频率的取得3草鱼（3）草鱼乐曲节奏的控制3草鱼（4）音乐硬件演奏电路总体设计流程4草鱼2草鱼总体程序设计4草鱼21草鱼顶层模块设计流程图4草鱼22草鱼顶层电路VHDL程序设计4草鱼3草鱼单元模块程序设计6草鱼31草鱼音乐节拍和音调发生器电路模块6草鱼音乐节拍和音调发生器模块6草鱼音乐节拍和音调发生器模块VHDL程序设计6草鱼32草鱼音乐谱对应分频预制数查表电路模块11草鱼音乐谱分频预置数模块11草鱼音乐谱对应分频预制数查表电路VHDL程序设计11草鱼33音乐符数控12分频电路模块13草鱼音乐符数控12分频模块13草鱼音乐符数控12分频模块电路VHDL程序设计13草鱼4草鱼VHDL音乐硬件演奏电路系统仿真与调试14草鱼41草鱼NOTETABS音乐节拍和音调发生器模块的仿真14草鱼波形仿真14草鱼42草鱼TONETABA草鱼分频预置数查表模块的仿真15草鱼波形仿真15草鱼波形仿真15草鱼44草鱼音乐编码16草鱼2两只蝴蝶草鱼简谱16草鱼草鱼摘要草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼随着电子设计自动化技术和可编程逻辑器件的出现和飞速发展，鲤鱼在设计周期得到大大的缩短的同时系统成本也有了大幅度的降低，鲤鱼显然标准逻辑器件的组装已远不能满足这方面的要求。草鱼而VHDL能提供高阶电路描述语言的方式，鲤鱼让复杂的电路可以通过VHDL编辑器的电路合成方式，鲤鱼轻易而且快速的达到设计的规格。草鱼由于VHDL电路描述语言能涵盖的范围相当广，鲤鱼能适用于各种不同阶层的设计工程师的需要，鲤鱼所以VHDL电路设计毫无疑问的成为硬件设计工程师的必备工具。草鱼草鱼根据国家教委与专业教学委员会对教育机构的要求，鲤鱼为培养适应我国21世纪国民经济发展需要的电子设置人才；PORK同时基于国家教委面向21世纪电工电子课程体系改革和电工电子工科教学基地建设两项教学改革研究成果。草鱼要求高等专科学校学生能够自己动手完成简单数字器件的设计。草鱼这不但反应了我国当前在电子电路的实验教学体系、PORK内容和方法上的改革思路和教学水平的提高，鲤鱼更重要的是在加强以传统电子设计方法为基础的工程设计训练的同时，鲤鱼使学生能够尽快掌握现代电子设计自动化技术的新方法、PORK新工具和新手段系统的、PORK科学的培养了学生的实际动手能力、PORK理论联系实际的能力、PORK工程设计能力，鲤鱼创新能力，鲤鱼提高了学生对基础实验的兴趣。草鱼草鱼本次设计在QUARTUS软件上利用VHDL语言设计数控分频器，鲤鱼利用数控分频的原理设计音乐硬件演奏电路，鲤鱼让“两只蝴蝶”乐曲以RAM的形式写入NOTETABS模块就达到了以纯硬件的手段来实现乐曲的演奏效果。草鱼草鱼本设计使用的是ALTERA公司的ACEX1K系列中的EP1K30TC1443和杭州康芯电子的实验箱。草鱼草鱼关键词PORK草鱼FPGA/CPLD，鲤鱼音乐硬件演奏电路，鲤鱼VHDL语言设计，鲤鱼QUARTUS，鲤鱼编码草鱼草鱼1草鱼系统设计总述草鱼11设计要求草鱼能正确演奏乐曲的功能草鱼12草鱼系统组成草鱼（1）草鱼音乐硬件演奏电路基本原理草鱼草鱼硬件电路的发声原理，鲤鱼声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，鲤鱼若能利用程序来控制FPGA芯片某个引脚输出一定频率的矩形波，鲤鱼接上扬声器就能发出相应频率的声音。草鱼乐曲中的每一音符对应着一个确定的频率，鲤鱼要想FPGA发出不同音符的音调，鲤鱼实际上只要控制它输出相应音符的频率即可。草鱼乐曲都是由一连串的音符组成，鲤鱼因此按照乐曲的乐谱依次输出这些音符所对应的频率，鲤鱼就可以在扬声器上连续地发出各个音符的音调。草鱼而要准确地演奏出一首乐曲，鲤鱼仅仅让扬声器能够发声是不够的，鲤鱼还必须准确地控制乐曲的节奏，鲤鱼即乐曲中每个音符的发生频率及其持续时间是乐曲能够连续演奏的两个关键因素。草鱼草鱼草鱼3（2）草鱼音符频率的取得草鱼多个不同频率的信号可通过对某个基准频率进行分频器获得。草鱼在小的误差前提下，鲤鱼选取合适的基准频率。草鱼本设计中选取1MHZ的基准频率。草鱼本例采用的时钟信号频率为12MHZ。草鱼下表中各音符的分频系数就是从1MHZ频率基础上，鲤鱼分频器采用11位二进制计数器计算得到的。草鱼草鱼草鱼（3）草鱼乐曲节奏的控制草鱼草鱼本设计中的两只蝴蝶乐曲，鲤鱼由8HZ的时钟信号输入，鲤鱼经分频后输入至TONEINDEX改变分频系数控制乐曲的演奏速度。草鱼计数器时钟信号作为输出音符快慢的控制信号，鲤鱼时钟快时输出节拍速度就快，鲤鱼演奏的速度也就快，鲤鱼时钟慢时输出节拍的速度就慢，鲤鱼演奏的速度自然就降低了。草鱼草鱼草鱼（4）音乐硬件演奏电路总体设计流程草鱼当一个8HZ的时钟脉冲来到时，鲤鱼乐谱发生器模块输出一个音符数据给分频系数模块，鲤鱼分频系数模块输出此音符相应的分频系数，鲤鱼将分频系数送给数控分频器模块，鲤鱼当12MHZ的时钟脉冲来到时，鲤鱼数控分频器就根据分频系数输出相应的频率即此音符所对应的发生频率给扬声器，鲤鱼扬声器就可发出对应音符的声音来连续的8HZ的时钟脉冲就将乐谱发生器里所存储的音符数据一个接一个的送给了分频系数模块，鲤鱼再经过数控分频模块,最后扬声器一个接一个的发出音符数据所对应的声音。草鱼乐曲也就连贯了。草鱼草鱼2草鱼总体程序设计草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼21草鱼顶层模块设计流程图草鱼草鱼草鱼22草鱼顶层电路VHDL程序设计草鱼音符名计数初值中音1773中音2912中音31036中音41116中音51197中音61290中音71372高音114104LIBRARY草鱼IEEEPORK草鱼USE草鱼IEEESTD_LOGIC_1164ALLPORK草鱼ENTITY草鱼TOP草鱼IS草鱼PORTCLK12MHZIN草鱼STD_LOGICPORK草鱼INDEX1IN草鱼STD_LOGIC_VECTOR7草鱼DOWNTO草鱼0PORK草鱼CODE1草鱼OUT草鱼INTEGER草鱼RANGE草鱼0草鱼TO草鱼15PORK草鱼HIGH1,SPKOUTOUT草鱼STD_LOGICPORK草鱼CLK8HZ草鱼IN草鱼STD_LOGICPORK草鱼ENDPORK草鱼ARCHITECTURE草鱼ONE草鱼OF草鱼TOP草鱼IS草鱼草鱼COMPONENT草鱼TONE草鱼草鱼PORTINDEXIN草鱼STD_LOGIC_VECTOR7草鱼DOWNTO草鱼0PORK草鱼HIGHOUT草鱼STD_LOGICPORK草鱼CODEOUT草鱼INTEGER草鱼RANGE草鱼0草鱼TO草鱼15PORK草鱼TONEOUT草鱼INTEGER草鱼RANGE草鱼0草鱼TO草鱼167FF草鱼PORK草鱼END草鱼COMPONENTPORK草鱼草鱼COMPONENT草鱼SPEAKER草鱼PORTTONE1IN草鱼INTEGER草鱼RANGE草鱼0草鱼TO草鱼167FFPORK草鱼CLK1IN草鱼STD_LOGICPORK草鱼SPKSOUT草鱼STD_LOGIC草鱼PORK草鱼END草鱼COMPONENTPORK草鱼草鱼COMPONENT草鱼NOTETABS草鱼PORT草鱼草鱼CLK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼IN草鱼STD_LOGICPORK草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼OUT草鱼STD_LOGIC_VECTOR7草鱼DOWNTO草鱼0草鱼PORK草鱼END草鱼COMPONENTPORK草鱼草鱼SIGNAL草鱼TONE2INTEGER草鱼RANGE草鱼0草鱼TO草鱼167FFPORK草鱼SIGNAL草鱼TMPINDEXSTD_LOGIC_VECTOR7草鱼DOWNTO草鱼0PORK草鱼草鱼BEGIN草鱼U1TONE草鱼PORT草鱼MAPINDEXTMPINDEX,草鱼TONETONE2,草鱼CODECODE1,HIGHHIGH1草鱼PORK草鱼U2SPEAKER草鱼PORT草鱼MAPCLK1CLK12MHZ,草鱼TONE1TONE2,草鱼5SPKSSPKOUT草鱼PORK草鱼U3NOTETABS草鱼PORT草鱼MAPTONEINDEXTMPINDEX,草鱼CLKCLK8HZ草鱼PORK草鱼ENDPORK草鱼3草鱼单元模块程序设计草鱼草鱼根据顶层原理图，鲤鱼共分为3个模块PORK音乐节拍和音调发生器模块，鲤鱼分频预置数模块、PORK数控分频模块草鱼31草鱼音乐节拍和音调发生器电路模块草鱼音乐节拍和音调发生器模块草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼音乐节拍和音调发生器模块VHDL程序设计草鱼草鱼LIBRARY草鱼IEEEPORK草鱼USE草鱼IEEESTD_LOGIC_1164ALLPORK草鱼USE草鱼IEEESTD_LOGIC_ARITHALLPORK草鱼USE草鱼IEEESTD_LOGIC_UNSIGNEDALLPORK草鱼ENTITY草鱼NOTETABS草鱼IS草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼PORT草鱼草鱼CLK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼IN草鱼STD_LOGICPORK草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼OUT草鱼STD_LOGIC_VECTOR7草鱼DOWNTO草鱼0草鱼PORK草鱼ENDPORK草鱼ARCHITECTURE草鱼ONE草鱼OF草鱼NOTETABS草鱼IS草鱼草鱼SIGNAL草鱼COUNTER草鱼草鱼INTEGER草鱼RANGE草鱼0草鱼TO草鱼693PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼SIGNAL草鱼CLK3STD_LOGICPORK草鱼BEGIN草鱼草鱼DIVIDECLKPROCESS草鱼CLK草鱼VARIABLE草鱼COUNTINTEGER草鱼RANGE草鱼0草鱼TO草鱼7PORK草鱼BEGIN草鱼CLK32草鱼THEN草鱼CLK3草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼TONEINDEX草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼草鱼TONEINDEX草鱼TONETONETONETONETONETONETONETONETONE11草鱼THEN草鱼PRECLK1PORKCOUNT4草鱼0PORK草鱼ELSIF草鱼CLK1EVENT草鱼AND草鱼CLK11草鱼THEN草鱼草鱼COUNT4COUNT41PORK草鱼END草鱼IFPORK草鱼END草鱼PROCESSPORK草鱼GENSPKSPROCESSPRECLK,TONE1草鱼VARIABLE草鱼COUNT11INTEGER草鱼RANGE草鱼0草鱼TO草鱼1