EDA电子琴课程设计.doc

基于VHDL原理图及文本输入法 的简单电子琴电路的设计 1.1 课程设计目的 本课程设计主要是基于VHDL文本输入法设计乐曲演奏电路，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。 1.2 课程设计内容 （1）（2）3）能够自动演奏多首乐曲，且乐曲可重复演奏。 1.3 课程设计原理 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（AUTO）、音调发生模块（TONE）和数控分频模块(FENPIN)三部分。系统的整体组装设1-1所示。 图1-1系统的整体组装设如AUTO模块的音符信号输出就是TONE模块的音符信号输入。.1 乐曲自动演奏模块 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。 该模块的VHDL源程序主要由3个工作进程组成，分别为PULSE0，MUSIC和COM1。PULSE0的作用是根据键盘输入（自动演奏）的值（0或1）来判断计数器COUNT以及脉冲CLK2的输出值。部分源程序如下： PULSE0:PROCESS(CLK,AUTO) --工作进程开始 VARIABLE COUNT:INTEGER RANGE 0 TO 8; --定义计数器变量，值从0到8 IF AUTO=1THEN --键盘输入为1 COUNT:=0;CLK2=0; --计数器值指0，时钟信号为0 ELSIF(CLKEVENT AND CLK=1)THEN --时钟输入信号为1 COUNT:=COUNT+1; --计数器加1 当确定了时钟信号输出的值后，在第二个PROCESS中就可以由它控制8位发声控制输入信号了。即CLK2的值为0时，COUNT0为1。最后的COM1便是由前两个PROCESS所确定的COUNT0、AUTOINDEX2将8位的二进制数转化为音符信号的输出，达到自动演奏的目的。部分源程序如下： IF AUTO=0THEN CASE COUNT0 IS WHEN 0=INDEX0 --3 WHEN 4=INDEX0 --5 该模块最主要的用途就是将输入二进制数转化为发声控制输入，是产生音符的重要步骤， AUTO模块的源程序符号编辑图如图3-1。 图3-1 AUTO模块的符号编辑图 2.1.1乐曲演奏模块文本程序： --程序名称：AUTO.VHD --程序功能：采用VHDL语言编程产生8位发声控制输入信号。 --电子班 张目(12007243818)-- LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY AUTO IS PORT(CLK: IN STD_LOGIC; --系统时钟信号 AUTO: IN STD_LOGIC; --键盘输入/自动演奏 CLK2: BUFFER STD_LOGIC; --时钟输出 INDEX2: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --键盘输入信号 INDEX0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); --音符信号输出 END AUTO; ARCHITECTURE BEHAVIORAL OF AUTO IS SIGNAL COUNT0:INTEGER RANGE 0 TO