简易电子琴 实训报告 - 图文

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《基于FPGA的数字系统设计》项目设计文档 项目名称: 基于VHDL的简易电子琴

姓 名： 院 系： 专 业： 学 号： 指导教师：

完成时间: 2012 年 6月20日

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基于FPGA的数字系统设计项目成绩评价表

设计题目 基于VHDL的简易电子琴 1) 设计一个简易电子琴； 设计要求 2) 利用实验箱的脉冲源产生1，2，3，。。。共7个或14个音阶信号； 3) 用指示灯显示节拍； 4) *能产生颤音效果。 采用现场可编程逻辑器件（FPGA）制作，利用EDA软件中的VHDL硬件描述语言编程进行控制，然后烧制实现。 采用的是现场可编程逻辑器件来实现, 它的优点是所有电路集成在一块芯片上，此方案所需的外围电路简单,这样它的体积就减少了，同时还提高了系统的稳定度。 由设计者把编好 VHDL程序烧制到现场可编程逻辑器件FPGA中,然后通过控制输入电路把乐谱输入到FPGA,产生不同的频率驱动扬声器,发出不同的乐谱。同时也把发出的乐谱符号通过显示器输出。 设计过程 评价项目 工作量、工作态度和出勤率 指 标 按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。 项目设计系统架构合理，设计过程简练正确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。 工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。 能正确回答指导教师所提出的问题。 满分 30 评分 项目设计成绩评价 课程设计质量 40 创新 答辩 15 15 综合成绩等级 指导教师： 年 月 日

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目 录

1 项目名称、内容与要求 ???????????????4页 1.1 设计内容???????????????????4页 1.2 具体要求???????????????????4页

2 系统整体架构（Architecture Description）??????4页 2.1 设计思路???????????????????4页 2.2 系统原理（包含：框图等阐述）与设计说明等内容?4页 2.3 创新点与原创性内容??????????????5页

3 系统设计 (含HDL或原理图输入设计)?????????5页 注：此部分包含主要逻辑单元、模块、源代码等内容 3.1 HDL 代码???????????????????5页 3.2 系统整体电路图（或RTL级电路图）???????7页

4 系统仿真（Simulation Waveform）??????????7页

5 FPGA实现（FPGA Implementation）?????????9页

6 总结（Closing） ?????????????????10页 参考书目（Reference）：????????????????11页 附录（Appendix）：??????????????????12页

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1、 项目名称、内容与要求 1.1 设计内容：

设计一个简易的八音符电子琴，它可通过按键输入来控制音响。

1.2 具体要求：

1、设计一个简易电子琴；

2、利用实验箱的脉冲源产生1，2，3，。。。共7个或14个音阶信号； 3、用指示灯显示节拍； 4、*能产生颤音效果。

2、系统整体架构 2.1 设计思路

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，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

2.2 系统原理

采用现场可编程逻辑器件（FPGA）制作，利用EDA软件中的VHDL硬件描述语言编程进行控制，然后烧制实现。采用FPGA来设计的原理图如图1.1所示。它由控制输入电路、FPGA、显示电路和扬声器电路组成。

图1.1 采用FPGA设计的电子琴原理方框图

控制输入电路主要是为用户设计的,起到一个输入控制的作用。FPGA是现场可编程逻辑器件，也是本设计方案的核心内容，它是实现电子琴运作的主要控制模块。由设计者把编好 VHDL程序烧制到现场可编程逻辑器件FPGA中,然后通过

控制输入电路 FPGA 显示电路 扬声电路 5

控制输入电路把乐谱输入到FPGA,产生不同的频率驱动扬声器,发出不同的乐谱。同时也把发出的乐谱符号通过显示器输出。

2.3 创新点与原创性内容

对于电子琴的设计,很多方案均可以实现,但是采用数字逻辑电路来制作

的话电路硬件所需的器材多,体积庞大,比较复杂,而且精度和稳定度都不是很高。如果采用的是现场可编程逻辑器件来实现, 它的优点是所有电路集成在一块芯片上，此方案所需的外围电路简单,这样它的体积就减少了，同时还提高了系统的稳定度。还可以用Modelsim XE 5.3d软件进行仿真和调试等。设计人员可以充分利用VHDL硬件描述语言方便的编程，提高开发效率，缩短研发周期，降低研发成本；而且易于进行功能的扩展，实现方法灵活，调试方便，修改容易。。因此,电子琴的设计我们选择采用现场可编程逻辑器件（FPGA）制作来实现。

3 系统设计 3.1 HDL 代码

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity speakera is

port( clk : in std_logic;

--时钟输入

-- 按键输入

index:in std_logic_vector( 6 downto 0); spks: out std_logic); end;

architecture one of speakera is

signal preclk,fullspks :std_logic; signal tone: std_logic_vector( 10 downto 0); begin

--扬声器输出

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/b656.html