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简易电子琴电路设计一、设计要求：(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。
二、原理说明：简易电子琴实现自动播放和手动弹奏两种模式，由一个开头选择。
自动播放功能可以预置多首乐曲，可以通过手动选择，本设计预置了两首乐曲《梁祝》和《两只老虎》。
手动弹奏设置了7个按键做琴键，分别对应7个音阶。
系统由8个模块组成，图1是顶层设计文件，其内部有7个功能模块：Speakera.v(例2) 和ToneTaba.v (例3)，NoteTabs.v (例4)，div_27.v，div-50.v，Keyboard.v，Dir.v。
模块ToneTaba音阶发生器，当4位发声控制输入Index中某一位为高电平时，则对应某一音阶的数值将从端口Tone输出，作为获得该音阶的分频预置值；同时由Code输出对应该音阶简谱的LED显示，音阶越高，LED亮的数目越多。
模块Speakera中的主要电路是一个数控分频器，它由一个初值可预置的加法计数器构成，当模块Speakera由端口Tone获得一个2进制数后，将以此值为计数器的预置数，对端口Clk12MHZ输入的频率进行分频，之后由Spkout 向扬声器输出发声。
模块NoteTabs用于产生节拍控制（Index数据存留时间）和音阶选择信号，即在NoteTabs模块放置两个乐曲曲谱真值表，通过song来选择播放的音乐，00代表复位，01选乐曲《梁祝》，10选《两只老虎》，由一个计数器的计数值来控制此真值表的输出，而由此计数器的计数时钟信号作为乐曲节拍控制信号，从而可以设计出一个纯硬件的乐曲自动演奏电路。
模块div-27和div_50是分频模块，通过计数的方式进行分频。
div_27是由板上27M时钟分频产生4Hz的频率用于节拍控制，div_50是板上50M时钟产生12.5MHz用于Sperkera模块。
本科毕业设计说明书题 目：基于FPGA 的简易电子琴的设计 学生姓名： 学 院： 系 别： 专业： 班 级： 指导教师：摘要我们都知道的当物体在振动或者在晃动的时候，能够发生声音。
并且如果振动的频率不同，而物体发出的声音就不同，因此音调也会不同。
在简易的电子琴的设计时候虽然没有振动的物体，比如簧，管，弦等，但是电子琴的内部却有很多电子类的装置，而这些电子类的装置只要开始工作就能使扬声器发出像振动的物体那样发出不同的声音。
当按动某个琴键，就会是相应的电子装置工作,从而使扬声器发出不同的音调。
本系统是采用EDA技术设计的一个简易电子琴，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，它可以通过按键输入来控制扬声器，同时也可以有自动播放歌曲的功能。
该电子琴的设计大体可以由三个模块构成，分别是控制输入电路，FPGA和扬声器电路。
用超高速硬件描述语言VHDL编程可以实现各个模块的功能。
可以实现按键的输入和自动演奏的功能，同时可以即时的播放出来关键词：EDA；VHDL；FPGA；电子琴系统AbstractWe all know that when the vibration of an object that can happen to sound.And the frequency of the vibration is different, the object the sound is different, the tone will be different.Simple design of the keyboard when the vibrating object.Such as reed, tube, string, etc., but the keyboard's internal has a lot of electronic devices.These electronic devices to work can make the speakers like the vibration of objects that make different sounds.When pressing a key, the corresponding electronic devices work, so that speakers of different tones.This system is designed using EDA technology a simple eight-note keyboard, the system clock divider based on the principle of the computer, using top-down design methodology to implement, it can be controlled through the key input audio.and Automatic playing function, The design of the keyboard in general consists of three modules, they are control input circuit、FPGA、display circuit and speaker circuit..Ultra high-speed hardware description language VHDL programming function of each module. Not only can realize the function of playing and playing, and real-time play out.Keyword:EDA; VHDL ;FPGA ; Electronics Organ Systems目录引言 (1)第一章概述 (2)1.1 FPGA简介 (2)1.1.1 FPGA的工作原理 (2)1.2 EDA技术简介 (2)1.2.1 EDA技术概念 (3)1.2.2 EDA技术设计方法 (3)1.2.3 EDA工具软件 (4)1.2.4 EDA设计的流程 (4)1.3 硬件描述语言——VHDL (6)1.3.1 VHDL的简介 (6)1.3.2 VHDL 语言的特点 (7)1.3.3 VHDL 语言上机操作条件 (7)1.3.4 VHDL 语言设计的流程 (8)1.4 Quartus II 简介 (8)1.4.1 Quartus II软件的特点 (9)1.4.2 Quartus II软件的工具 (9)1.5 音乐知识介绍 (11)1.5.1 音频的概念 (11)1.5.2 音频的格式 (11)1.5.3 音频的处理 (12)1.5.4 节拍及音符 (12)第二章系统的设计 (14)2.1 设计的基本要求 (14)2.2 设计的总体方案 (14)2.3 程序设计的流程图 (15)2.4 电子琴中各模块的设计及仿真 (16)2.4.1 时钟信号发生电路 (16)2.4.2 乐曲自动演奏模块 (17)2.4.3音调发生模块 (18)2.4.4数控分频模块 (19)2.4.5 顶层模块 (20)2.5 管脚的分配图 (21)2.6 直流稳压电源的设计 (22)2.7 硬件线路连接图 (24)结论 (25)参考文献 (26)附录一 (27)附录二 (32)谢辞 (33)引言目前大多数市场上的电子产品摧新换代比较迅速，同时在电子产品推新换代的同时，就要求设计者对电子产品技术的要求会越来越高。
简易电子琴的设计学生姓名：王春指导老师：郑大腾摘要本系统是采用EDA技术设计的一个简易的八音符电子琴，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，它可以通过按键输入来控制音响。
多功能电子琴的设计是在原有普通电子琴的基础上进行扩充的一个设计。
该电子琴的设计大体可以由三个模块构成，分别是电子琴发声模块、存储器模块和选择控制模块。
用超高速硬件描述语言VHDL编程可以实现各个模块的功能。
不仅能实现弹琴和演奏的功能，它还能实现“复读”的功能，就是可以存储任意一段音乐，并且可以即时的播放出来。
系统实现是用硬件描述语言VHDL 按照模块化方式进行设计，然后进行编程、时序仿真、总体整合。
本系统的功能比较齐全，有一定的现实使用的价值。
本文中介绍了电子琴系统的整体的设计,并基于超高速硬件描述语言VHDL在相关的芯片上编程实现的。
关键字电子琴；EDA；VHDL；音调发生；现场可编程逻辑器件FPGA；超高速硬件描述语言VHDL；电子琴系统；AbstractThis system is designed using EDA technology a simple eight-note keyboard, the system clock divider based on the principle of the computer, using top-down design methodology to implement, it can be controlled through the key input audio. Multi-function keyboard is designed to be an ordinary keyboard in the original expansion on the basis of a design. The design of the keyboard in general consists of three modules, namely the keyboard soundmodules, memory modules and select the control module. Ultra high-speed hardware description language VHDL programming function of each module. Not only can realize the function of playing and playing, it can achieve "repeat" function, which can store any piece of music, and real-time play out. System implementation is to use hardware description language VHDL modular way by design, then programming, timing simulation, integration. The system features a relatively complete, there is a certain value. This paper introduces the overall design of the keyboard system, and based on high speed hardware description language VHDL in Xilinx's Spartan Ⅱ series 2sc200PQ208-5 chip programming.KeywordKeyboard; EDA; VHDL; tone occurred;field programmable logic device FPGA;ultra high-speed hardware description language VHDL; organ systems;皖西学院毕业论文设计第3页共36页目录1 引言..................................................................1.1设计的目的...........................................................1.2设计的基本内容.......................................................2 FPGA、EDA、VHDL简介....................................................2.1FPGA工作原理 ........................................................2.1.2 FPGA的基本特点....................................................2.2EDA技术...............................................................2.3硬件描述语言——VHDL ...................................................2.3.1 VHDL的简介.......................................................2.3.2 VHDL语言的特点...................................................2.3.3VHDL语言上机操作条件.............................................2.3.4 VHDL的设计流程...................................................3 音乐知识介绍............................................................4 简易电子琴设计..........................................................4.1系统设计的总思路.....................................................4.2程序设计的流程图.....................................................4.3简易电子琴的工作流程图...............................................4.4简易电子琴中各模块的设计.............................................4.4.1 乐曲自动演奏模块...................................................4.4.2 音调发生模块.......................................................4.4.3 数控分频模块.......................................................4.4.4 顶层设计...........................................................5 系统仿真.................................................................6 结束语..................................................................第3页致谢..................................................................... 参考文献................................................................. 附录.....................................................................1 引言我们生活在一个信息高速发达的时代，各种各样电子产品层出不穷。
设计报告课程名称任课教师设计题目乐曲硬件演奏电路班级姓名学号日期一. 题目分析1、利用可编程逻辑器件FPGA，设计乐曲硬件演奏电路，其结构框图如下图所示：2、功能要求利用数控分频器设计硬件乐曲电路，由键盘输入控制音响，同时可自动演奏乐曲。
演奏时可选择键盘输入乐曲或者已存入的乐曲，并配以一个扬声器，该设计产生的音乐选自“梁祝” 片段。
二、方案选择与利用微处理器来实现乐曲演奏相比，以纯硬件完成乐曲演奏电路的逻辑要复杂得多，如果不借助功能强大的EDA 工具和硬件描述语言，仅凭传统的数字逻辑技术，即使最简单的演奏电路也难以实现。
三、细化框图（1）音乐硬件演奏电路基本原理硬件电路的发声原理，声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，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，接上扬声器就能发出相应频率的声音。
乐曲中的每一音符对应着一个确定的频率，要想FPGA发出不同音符的音调，实际上只要控制它输出相应音符的频率即可。
乐曲都是由一连串的音符组成，因此按照乐曲的乐谱依次输出这些音符所对应的频，就可以在扬声器上连续地发出各个音符的音调。
而要准确地演奏出一首乐曲，仅仅让扬声器能够发生是不够的，还必须准确地控制乐曲的节奏，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。
（2）音符频率的获得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。
由于各个音符的频率多为非整数，而分频系数又不能为小数，故必须将计算机得到的分频系数四舍五入取整。
若基准频率过低，则分频系数过小，四舍五入取整后的误差较大。
若基准频率过高，虽然可以减少频率的相对误差，但分频结构将变大。
实际上应该综合考虑这两个方面的因素，在尽量减少误差的前提下，选取合适的基准频率。
本设计中选取750KHz的基准频率。
由于现有的高频时钟脉冲信号的频率为12MH，z 故需先对其进行16 分频，才能获得750KHz的基准频率。
对基准频率分频后的输出信号是一些脉宽极窄的尖脉冲信号（占空比=1/分频系数）。
毕业设计基于FPGA的乐曲演奏电路设计摘要设计了一种基于FPGA的电子琴，该电子琴由用VHDL硬件描述语言设计的核心部件和适当的外围电路构成，可从琴键上进行演奏也可自动进行乐曲演奏。
基于FPGA(现场可编程门阵列)芯片，利用VHDL语言，介绍了一种通用乐曲演奏电路的设计，可实现多个八度音阶的乐曲演奏，与简谱的对应关系简单，编程方便，占用资源少，通用性好，可作为IP core模块引用，构成复杂的SOPC系统．关键词：电子琴；现场可编程门阵列（FPGA）；智力产权核（IP core）；超高速集成电路硬件描述语言(VHDL)；乐曲AbstractAn electronic piano is designed based on FPGA，which consists of core paris that designed by using VHDL hardware description languages，as well as some periphery circuits.The musical perform ance can be donenot only by keys but also with automatic type in the electronic piano．Based on FPGA，by VHDL language，this paper introduces a universal music circuit design，it can play high，middle and low multiple tonality，simple corresponding relation with simple musical notation，which programs easily using little resource．It can be used universally for IP core in making complicated SOPC system．Key words：electronic piano；Field Programmable Gate Array（FPGA）；Intelligence Property core(IP core) ；Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language(VHDL)；music目录1.简易电子琴与音乐发生器设计的介绍 (4)1.1简易电子琴设计介绍 (4)1.2音乐发生器设计介绍 (4)2.F P G A功能与使用简介 (6)2.1F P G A简介 (6)2.1.1F P G A的产生 (6)2.1.2F P G A的基本结构 (7)2.1. 3 MAX+PLUSII (7)2.2硬件描述语言V H D L (10)2.2.1V H D L语言的优点 (10)2.2.2利用V H D L语言设计数字系统的特点 (11)2.2.3V H D L语言的基本结构 (13)2.2.4V H D L的设计流3.简易电子琴设计及程序 (16)3.1简易电子琴设计总体框图 (16)3.2模块设计 (16)3.2.1模块Q I N设计 (16)3.2.2模块F A N A设计 (17)4.音乐发生器设计及程序 (20)4.1使用的乐谱 (20)4.2音乐发生器设计及程序 (20)4.2.1音乐发生器总框图 (20)4.2.2可变分频器设计 (20)4.2.3到计时模块设计 (31)5.仿真 (3)45.1概述 (34)5.2仿真验证与实5.2.1电子琴电路的仿真 (35)5.2.2音乐发生器仿真 (35)6.结论 (3)77.致谢 (3)88．参考文献 (39)1.简易电子琴与音乐发生器设计的介绍1.1简易电子琴设计介绍电子琴因其操作简单，且能模拟各种传统乐器的音色，而深受消费者喜爱。
西安邮电大学FPGA课程设计报告题目：简易电子琴设计及FPGA功能验证院系：电子工程学院专业班级：学生姓名：导师姓名：黄海生起止时间： 2012-6-18 至 2012-6-292012年 6 月29 日目录1.任务 (2)2.目的 (2)3.使用环境 (2)4.FPGA课程设计详细内容 (2)4.1 技术规范 (2)4.1.1 总体描述 (2)4.1.2 结构框图................................................................ 错误!未定义书签。
4.1.3 引脚描述................................................................ 错误!未定义书签。
4.1.3 应用范围 (5)4.2 设计方案 (5)4.2.1 顶层方案设计 (5)4.2.2 顶层模块程序 (7)4.3 功能验证方案及源程序 (7)4.3.1按键输入控制模块方案设计及源程序 (7)4.3.2控制模块方案设计及源程序 (8)4.3.3LCD驱动模块方案设计及源程序 (11)4.4 电路设计及功能仿真报告 (30)4.5 综合及布局布线报告和引脚分布报告 (21)4.6 硬件测试结果报告 (21)5.课程设计的心得体会 (22)6.参考资料 (22)1．任务：a、设计一个简单电子琴。
（内置2~4首简单音调曲）b、用FPGA开发板的按键可选择演奏内置曲调，用数码管显示当前演奏的哪个演奏曲目或停止。
c、要求电子琴具有自主选择，自动播放所选曲目或停止曲目。
2．目的：a、在掌握计算机组成原理理论相关的基础上，了解 EDA技术，掌握Verilog HDL 硬件描述语言的设计方法和思想，通过学习的 Verilog HDL 语言结合电子电路的设计知识理论联系实际，掌握所学的课程知识；b、深入学习Verilog H DL、FPGA，了解其编程环境；c、学会运用Modelsim和Quartus II等编程仿真软件；d、将硬件语言编程与硬件实物功能演示相结合，加深理解Verilog HDL、FPGA的学习；3．使用环境(软件/硬件环境，设备等)软硬件环境：软件：Quartus II 7.2, Modelsim6.1；硬件环境：DEII开发板；设备：PC一台，USB下载线，FPGA开发板及电源。
基于FPGA的电子琴设计课程设计摘要乐曲演奏广泛用于自动答录装置、手机铃声、集团电话、及智能仪器仪表设备。
实现方法有许多种。
现用可编程逻辑器件（PLD）来完成该设计。
核心是一数控分频器，对输入的脉冲进行分频，得到每个音阶对应的频率，由此实现简易电子琴的发音功能。
电子琴可演奏由键盘输入的音阶，同时在数码管上显示对应音节的频率。
本设计基于超高速硬件描述语言VHDL在Altera公司的CycloneⅡ系列的EP2C5T144C8芯片上编程实现；经仿真，调试基本能够达到技术指标，仿真结果基本正确。
关键词音乐译码电路模块，VHDL，数控分频，电子琴AbstractMusic performances are widely used in automatic answering devices, cell phone ring tones, the Group phones, smart instrumentation and equipment。
The design is accomplished using a programmable logic device (PLD). The core is a numerical control frequency divider, the input pulse frequency, the frequency of each scale corresponding to the frequency, thus achieving the function of simple electronic piano. The electronic piano can be played by the keyboard input of the scale, while in the digital tube display the corresponding syllable frequency. The design based on ultra high speed hardware description language VHDL on Altera's cyclone II Series ep2c5t144c8 chip programming; the simulation and debugging can basically meet the technical indicators, and the result of simulation is correct.Keywords Music decoder circuit module，VHDL，Numerical control pointing frequency modules，electronic organ目录摘要 (I)Abstract (II)1 引言 (1)2 VHDL简述及应用 (2)2.1VHDL简述 (2)2.2 VHDL的应用 (2)3 FPGA的简述 (3)3.1 FPGA的介绍 (3)3.2 FPGA的整体结构 (3)3.3 Altera公司的FPGA (3)4 电子琴演奏系统设计原理分析 (4)4.1电子琴演奏设计的基本要求 (4)4.2电子琴演奏原理 (4)4.3音名与频率的关系 (5)4.4控制音长的节拍发生器 (6)5 电子琴硬件演奏电路的层次化设计方案 (8)5.1按键控制模块 (8)5.2自动演奏模块 (8)5.3自动播放控制模块 (9)5.4数控分频模块设计 (9)5.5数码管译码显示 (10)5.6音频驱动模块 (10)结论 (11)致谢 (12)参考文献 (13)附录1 (14)附录2 (15)1 引言我们生活在一个信息高速发达的时代，各种各样电子产品层出不穷。
FPGA课程设计报告题目：简易电子琴设计及FPGA功能验证院系：专业班级：学生姓名： XX导师姓名： XX起止时间： 2012、6、18至2012、6、29一、课程设计任务：本设计一个简易电子琴，具体功能如下：1、具有手动弹奏和自动播放功能；2、以按键或开关作为电子琴的琴键，输出7个音节的音阶；3、可以自动播放曲目至少两首。
二、课程设计目的：1、培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力；2、深入学习Verilog HDL，了解其编程环境；3、学会运用Modelsim和Quartus II等编程仿真软件；4、将硬件语言编程与硬件实物功能演示相结合，加深理解Verilog HDL的学习；三、使用环境：1、软件：Modelsim和Quartus II等编程仿真软件；2、硬件：FPGA开发板。
四、课程设计详细方案及功能验证：1、总体实现方案：1、简易电子琴的设计通过软硬件结合实现，硬件系统包括主控器芯片、9个按键、LED、蜂鸣器等，软件资源包括编写Verilog HDL程序的应用软件Modelsim和仿真软件Quartus II。
电子琴有按键代替琴键的弹奏功能和自动播放功能。
2、整个程序总共分5个模块：主模块，按键模块，曲目1模块，曲目2模块，曲目3模块。
整个方案总共用了9个按键（key1~key9），按键key1~key7作为琴键，通过这七个按键键入不同的音阶。
主模块中key8、key9两个按键用于选择是自动播放还是弹奏曲目，令mm=（key8、key9），用mm值的不同选择调用不同模块。
如果mm=00，则程序调用按键模块；如果mm=01，则调用曲目1模块，播放曲目1；如果mm=10，则调用曲目2模块，播放曲目2；如果mm11，则调用曲目3模块，播放曲目3。
本次设计的框图：2、输入输出信号描述：3、顶层划分：key1.key2.key3.key4.key5.key6.key7.key8.key94、主要模块：主模块：功能描述：是四个子模块的核心，通过主模块分别调用四个不同的子模块。
目录1 引言 (1)2 EDA及QUARTUSII软件简介 (2)2.1EDA简介 (2)2.2硬件描述语言VHDL (2)2.3VHDL的设计流程 (2)2.4软件介绍 (3)3总体设计 (4)3.1乐曲演奏电路原理 (4)3.2整体设计思想 (4)3.3乐曲演奏电路模块 (4)3.3.1 乐曲选择模块 (4)3.3.2数码显示模块 (5)3.3.3 模式选择模块 (6)3.3.4 手动输入电路模块 (7)3.3.5 蜂鸣器模块 (7)3.4顶层文件 (8)3.5硬件下载 (9)4总结 (10)参考文献 (11)附录 (12)1 引言VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。
它在80年代的后期出现。
最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言。
VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。
除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。
VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分,及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。
在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。
这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。
本文基于FPGA开发系统，在QuartusII 9.0软件平台上，完成了简易乐曲演奏器电路的设计和与仿真，并下载到试验箱进行硬件实现。
首先，本文介绍了QuartusII 9.0软件的基本使用方法和VHDL硬件描述语言的特点，采用VHDL 硬件描述语言描述简易信号发生器，完成对电路的功能仿真。
在设计过程中，重点探讨了简易信号发生器设计思路和功能模块划分。
然后，初步探讨了电路逻辑综合的原理，该软件对简易多功能信号发生器电路进行了逻辑综合。
FPGA设计一个乐曲自动演奏控制器乐曲自动演奏器一、功能介绍使用FPGA设计一个乐曲自动演奏控制器，将源程序下载至FPGA 器件中，实现乐曲自动演奏。
（本设计的乐曲是《友谊天长地久》的部分音乐）乐曲演奏的原理是：由于组成乐曲的每个音符的频率值（音调）及其持续时间（音长）是乐曲演奏的2个基本数据，因此需要控制输出到扬声器的激励信号的频率高低和该频率信号持续的时间。
频率的高低决定了音调的高低，而乐曲的简谱与各音名的频率之间也有固定的对应关系。
所有不同频率的信号都是从同一基准频率分频而得来的，由于音阶频率多为非整数，而分频系数又不能为小数，故必须将计算的到的分频数进行四舍五入取整，基准频率和分频系数应综合考虑加以选择，从而保证音乐不会走调。
如在4MHz时钟下，中音1（对应的频率值为523.3Hz）的分频系数应该为：4000000/(2*523.3)=0xd3821，这样只需对系统时钟进行3821次分频即可得到所要的中音1。
至于其他音符，同样可求出对应的分频系数，这样利用程序可以很轻松地得到对应的乐声。
此外，在程序中设置了一个状态机，每250ms改变一个状态（即一个节拍），组成乐曲的每个音符的频率值（音调）相对应于状态机的每一个状态。
只要让状态机的状态按顺序转换，就可以自动播放音乐了。
《友谊天长地久》乐谱见下表（注：N一拍；N两拍；N﹒四拍；N﹒八拍；N为乐谱。
由于芯片存储容量太小，源程序只加入乐谱的一部分音符)《友谊天长地久》乐谱0 5． | 1. 1 1 3 | 2. 1 2 3 | 1. 1 3 5 | 6. 6 | 5. 3 31 | 2. 123 | 1. 6． 6 5．． | 1. 6 | 5. 3 3 1 | 2. 1 2 6| 5 . 3 3 5 | 6. 1 | 5. 3 3 1 | 2. 1 2 3 | 1. 6． 6 5．．| 1. 0 ¶简谱中的音名与频率的关系二、硬件设计（电路图、原器件清单）实物元件清单：印刷电路板一个；电阻（10KΩ的10个，200Ω的8个，1KΩ的14个，50Ω的1个）；三极管3个；发光二极管（红黄绿各三个）；蜂鸣器1个；8段显示器2个；按键4个；4M晶振1个；电容（104的6个，10μ的1个）；电源线1个；芯片底座1个；电路图：功率放大显示部分：核心控制部分：三、软件设计（流程图、源程序）流程图一个完整的EDA设计流程既是自顶向下设计方法的具体实施途径，也是EDA工具软件本身的组成结构。
信息工程学院2014 / 2015学年第二学期课程设计报告题目：基于FPGA的音乐硬件演奏电路设计课程名称FPGA系统开发班级学号23/15/16学生姓名指导教师2015年7月3日课程设计报告任务书课程设计报告成绩摘要数据采集系统是信号与信息处理系统中不可缺少的重要组成部分，同时也是软件无线电系统中的核心模块，在现代雷达系统以及无线基站系统中的应用越来越广泛。
其中FPGA作为本系统的控制核心和传输桥梁，发挥了极其重要的作用。
通过FPGA不仅完成了系统中全部数字电路部分的设计，并且使系统具有了较高的可适应性、可扩展性和可调试性。
FPGA是近年来广泛应用的超大规模、超高速的可编程逻辑器件，由于其具有高集成度、高速、可编程等优点，大大推动了数字系统设计的单片化、自动化，缩短了单片数字系统的设计周期、提高了设计的灵活性和可靠性，在超高速信号处理和实时测控方面有非常广泛的应用。
本文对FPGA的数据采集与处理技术进行研究，基于FPGA在数据采样控制和信号处理方面的高性能和单片系统发展的新热点，把FPGA作为整个数据采集与处理系统的控制核心。
关键词：FPGA，采集和控制，单片机，电路板，VHDL目录第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2EDA简介 (1)1.3FPGA简介 (1)1.4 VHDL语言简介 (2)1.5 Quartus II简介 (3)1.6 数据采集技术简介 (4)第二章总体设计 (5)2.1 硬件设计 (5)2.1.1 线性电源模块 (5)2.1.2 数据采集模块 (5)2.1.3 数据输出模块 (8)2.1.4 按键控制模块 (11)2.2 软件设计 (12)2.2.1 ADCINT设计 (12)2.2.2 CNT10B设计 (12)2.2.3 RAM8设计 (13)2.2.4时钟控制设计 (13)2.2.5系统顶层设计 (14)第三章系统软硬件调试 (15)结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录 (20)第一章绪论1.1引言随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统也迅速地得到应用。
基于FPGA的简易电子琴的设计..学校代码：学号：本科毕业设计说明书题目：基于FPGA的简易电子琴的设计学生姓名：学院：系别：专业：班级：指导教师：摘要我们都知道的当物体在振动或者在晃动的时候，能够发生声音。
并且如果振动的频率不同，而物体发出的声音就不同，因此音调也会不同。
在简易的电子琴的设计时候虽然没有振动的物体，比如簧，管，弦等，但是电子琴的内部却有很多电子类的装置，而这些电子类的装置只要开始工作就能使扬声器发出像振动的物体那样发出不同的声音。
当按动某个琴键，就会是相应的电子装置工作,从而使扬声器发出不同的音调。
本系统是采用EDA技术设计的一个简易电子琴，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，它可以通过按键输入来控制扬声器，同时也可以有自动播放歌曲的功能。
该电子琴的设计大体可以由三个模块构成，分别是控制输入电路，FPGA和扬声器电路。
用超高速硬件描述语言VHDL 编程可以实现各个模块的功能。
可以实现按键的输入和自动演奏的功能，同时可以即时的播放出来关键词：EDA；VHDL；FPGA；电子琴系统AbstractWe all know that when the vibration of an object that can happen to sound.And the frequency of the vibration is different, the object the sound is different, the tone will be different.Simple design of the keyboard when the vibrating object.Such as reed, tube, string, etc., but the keyboard's internal has a lot of electronic devices.These electronic devices to work can make the speakers like the vibration of objects that make different sounds.When pressing a key, the corresponding electronic devices work, so that speakers of different tones.This system is designed using EDA technology a simple eight- 学号：本科毕业设计说明书题目：基于FPGA的简易电子琴的设计学生姓名：学院：系别：专业：班级：指导教师：摘要我们都知道的当物体在振动或者在晃动的时候，能够发生声音。
摘要本文以FPGA为核心控制器件，描述了一种基于FPGA的乐曲发生器的设计方法，该设计在MAX+PLUSⅡ的EDA软件平台上，通过定制LPM-ROM存储音乐数据，达到了以纯硬件的手段来实现乐曲的演奏效果。
只要修改LPM-ROM中所存储的音乐数据，就可以实现其它乐曲的演奏。
因此，该设计具有电路简单、程序易改和调试方便等特点。
整个系统工作稳定，程序精简，界面友好。
关键词: FPGA ；乐曲播放器器；EDAAbstractThis article introduces the design taking FPGA as the core control device, describes a FPGA based music generator design method, the design in the MAX+PLUS II EDA software platform, through custom LPM-ROM stored music data, reached a pure hardware means to achieve the music playing effect. As long as the modified stored in LPM-ROM music data, can realize the other music playing. Therefore, the design has the advantages of simple circuit, easy to program and convenient debugging etc.. The entire system is stable, procedure simplification, friendly interface. Keyword: FPGA; Music generator;EDA目录1 绪论.................................................... 错误!未定义书签。
目录1 引言........................................................................................ 错误！未定义书签。
2 课程简介................................................................................ 错误！未定义书签。
2.1EDA介绍....................................................................... 错误！未定义书签。
2.2VHDL介绍 .................................................................... 错误！未定义书签。
2.3QUARTUSII介绍........................................................... 错误！未定义书签。
3 FPGA简介 ............................................................................. 错误！未定义书签。
4 设计原理与分析.................................................................... 错误！未定义书签。
4.1设计题目........................................................................ 错误！未定义书签。
4.2设计分析........................................................................ 错误！未定义书签。
4.3设计思想........................................................................ 错误！未定义书签。
5 各模块及功能实现................................................................ 错误！未定义书签。
5.1手动\自动选择模块....................................................... 错误！未定义书签。
5.2音调发生与选择模块.................................................... 错误！未定义书签。
5.3数控分频器模块............................................................ 错误！未定义书签。
5.4音调编码器电路模块.................................................... 错误！未定义书签。
5.5顶层电路及仿真分析.................................................... 错误！未定义书签。
5.6硬件下载及实现............................................................ 错误！未定义书签。
6总结......................................................................................... 错误！未定义书签。
7参考文献................................................................................. 错误！未定义书签。
附录............................................................................................ 错误！未定义书签。
1 引言VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。
它在80年代的后期出现。
最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言。
随着EDA技术的高速发展，电子系统的设计技术和工具发生了深刻的变化，大规模可编程逻辑器件CPLD／FPGA的出现，给设计人员带来了诸多方便。
利用它进行产品开发，不仅成本低、周期短、可靠性高，而且具有完全的知识产权。
突出了其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性和易读性等优点。
本文基于FPGA开发系统，在QuartusII 7.2软件平台上，完成了简易多功能信号发生器电路的设计和与仿真，并下载到试验箱进行硬件实现。
首先，本文介绍了QuartusII 7.2软件的基本使用方法和VHDL硬件描述语言的特点，采用VHDL 硬件描述语言描述简易信号发生器，完成对电路的功能仿真。
在设计过程中，重点探讨了简易信号发生器设计思路和功能模块划分。
然后，初步探讨了电路逻辑综合的原理，该软件对简易多功能信号发生器电路进行了逻辑综合。
最后，使用EDA实验开发系统进行电路的下载和验证。
验证结果表明设计的简易简易信号发生器完成了预期的功能。
简易多功能信号发生器是信号发生器的一种，在生产实践和科研领域中有着广泛的应用。
在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都需要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。
信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。
它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波和锯齿波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。
本设计是采用VHDL来实现的简易乐曲演奏器。
它能实现自动演奏已存歌曲和手动演奏简易乐曲。
且要求实现如下功能：(1) 通过按键输入来控制音响声音；(2) 演奏时可以通过按键选择是手动演奏还是自动演奏，手动演奏是通过按键进行简易乐曲的演奏，自动演奏则是演奏已存入的固定乐曲；(3) 至少保存一首自动演奏的乐曲，且自动演奏的乐曲能重复播放；(4) 进行手动演奏和自动演奏时，数码管上要同时能显示演奏乐曲的乐谱；(5) 自动播放时，设置低速，中速，快速控制键，能实现乐曲不同速度的播放。
2 课程简介2.1 EDA介绍EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。
EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。
EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。
利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。
现在对EDA的概念或范畴用得很宽。
包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物等各个领域，都有EDA的应用。
2.2 VHDL介绍硬件描述语言(HDL)是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与传统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的设计。
例如一个32位的加法器，利用图形输入软件需要输人500至1000个门，而利用VHDL语言只需要书写一行“A=B+C” 即可。
而且VHDL语言可读性强，易于修改和发现错误。
早期的硬件描述语言，如ABEL、HDL、AHDL，由不同的EDA厂商开发，互不兼容，而且不支持多层次设计，层次间翻译工作要由人工完成。
为了克服以上不足，1985年美国国防部正式推出了高速集成电路硬件描述语言VHDL，1987年IEEE采纳VHDL 为硬件描述语言标准(IEEE-STD-1076)。
VHDL是一种全方位的硬件描述语言，包括系统行为级。
寄存器传输级和逻辑门多个设计层次，支持结构、数据流和行为三种描述形式的混合描述，因此VHDL几乎覆盖了以往各种硬件俄语言的功能，整个自顶向下或由下向上的电路设计过程都可以用VHDL来完成。
VHDL还具有以下优点：(1) VHDL的宽范围描述能力使它成为高层进设计的核心，将设计人员的工作重心提高到了系统功能的实现与调试，而花较少的精力于物理实现。
(2) VHDL可以用简洁明确的代码描述来进行复杂控制逻辑设计，灵活且方便，而且也便于设计结果的交流、保存和重用。
(3) VHDL的设计不依赖于特定的器件，方便了工艺的转换。
(4) VHDL是一个标准语言，为众多的EDA厂商支持，因此移植性好。
美国于1981年提出了一种新的、标准化的HDL，称之为VHSIC(Very High Speed Integrated Circuit) Hardware Description Language，简称VHDL。
这是一种用形式化方法来描述数字电路和设计数字逻辑系统的语言。
设计者可以利用这种语言来描述自己的设计思想，然后利用电子设计自动化工具进行仿真，再自动综合到门电路，最后用PLD实现其功能。
2.3 QUARTUS II介绍Quartus II 是Altera公司的综合性PLD开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。
Quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外，提供了完善的用户图形界面设计方式。
具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点。
Quartus II支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模块库，使用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的复杂性、加快了设计速度。
对第三方EDA工具的良好支持也使用户可以在设计流程的各个阶段使用熟悉的第三方EDA工具。
此外，Quartus II 通过和DSP Builder工具与Matlab/Simulink相结合，可以方便地实现各种DSP应用系统；支持Altera的片上可编程系统（SOPC）开发，集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一体，是一种综合性的开发平台。
