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1、EDA課程設計基于VHDL文本輸入法的樂曲演奏電路的設計摘要本課程設計主要采用EDA技術設計一個簡易的八音符電子琴，它可通過按鍵輸入來控制音響從而演奏出已存入的樂曲。在課程設計中，系統(tǒng)開發(fā)平臺為WindowsXP，程序設計采用VHDL語言，程序運行平臺為MAX+plusⅡ。然后編寫程序實現(xiàn)電子琴的各項功能，使不同的音階對應不同頻率的正弦波，按下不同的鍵時發(fā)出對應頻率的聲音。程序通過調試運行，時序仿真，電路功能驗證，順利地實現(xiàn)了設計目標。關鍵詞電子琴；EDA；VHDL；音階；頻率AbstractThemainuseofthiscurriculumdesignEDAtechnologyto
2、designasimpleeight-noteorgan,itcanbekeytocontroltheaudioinputsoastohavebeendepositedinaconcertofmusic.Inthecoursedesign,systemdevelopmentplatformforWindows2000,theproceduresVHDLdesignlanguage,platformforrunningMAX+plusⅡ.Andthenprogramtoachievethevariousfunctionsoftheorgan,sothatdifferentscalecor
3、respondstoadifferentfrequencysinewave,pressdifferentkeyswhenthevoiceofthecorrespondingfrequency.Runningthroughthedebuggingprocess,timingsimulation,functionalverificationcircuit,successfullyachievedthegoalofthedesign.KeyWordsElectricpiano;EDA;VHDL;scale;frequency1引言隨著信息科學的進步，現(xiàn)代電子產品的性能越來越高，復雜度越來越大
4、，更新步伐也越來越快，電子技術的發(fā)展進入了劃時代的階段。其中電子技術的核心便是電子設計自動化EDA（ElectronicDesignAutomatic）技術。EDA是指以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、智能化技術的最新成果而開發(fā)出的電子CAD通用軟件包，它根據硬件描述語言HDL完成的設計文件，自動完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局布線及仿真，直至完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。本課程設計就是采用EDA技術描述語言VHDL編程實現(xiàn)簡易電子琴的各項功能，是EDA技術應用于實際的一個很好的例子。1.1課程設計目的本課程設計主要是基于VHDL
5、文本輸入法設計樂曲演奏電路，該系統(tǒng)基于計算機中時鐘分頻器的原理，采用自頂向下的設計方法來實現(xiàn)，通過按鍵輸入來控制音響或者自動演奏已存入的歌曲。系統(tǒng)由樂曲自動演奏模塊、音調發(fā)生模塊和數控分頻模塊三個部分組成。系統(tǒng)實現(xiàn)是用硬件描述語言VHDL按模塊化方式進行設計，然后進行編程、時序仿真、電路功能驗證，奏出美妙的樂曲。該設計最重要的一點就是通過按鍵控制不同的音調發(fā)生，每一個音調對應不同的頻率，從而輸出對應頻率的聲音。1.2課程設計內容（1）設計一個簡易的八音符電子琴，它可通過按鍵輸入來控制音響。（2）系統(tǒng)演奏時可以選擇是手動演奏（由鍵盤輸入）還是自動演奏已存入的樂曲。（3）能夠自動演奏多首樂
6、曲，且樂曲可重復演奏。1.3課程設計原理本課程設計目的在于靈活運用EDA技術編程實現(xiàn)一個簡易電子琴的樂曲演奏，它要求在實驗箱上構造一個電子琴電路，不同的音階對應不同頻率的正弦波。按下每個代表不同音階的按鍵時，能夠發(fā)出對應頻率的聲音。故系統(tǒng)可分為樂曲自動演奏模塊（AUTO）、音調發(fā)生模塊（TONE）和數控分頻模塊(FENPIN)三部分。系統(tǒng)的整體組裝設計原理圖如圖1-1所示。圖1-1系統(tǒng)的整體組裝設計原理圖由于設計分模塊組成，每個單獨的模塊都是一個完整的源程序，分別實現(xiàn)不同性質的功能，但是每個模塊又是緊密關聯(lián)的，前一個模塊的輸出很可能是后一模塊的輸入。如AUTO模塊的音符信號輸出就是TO
7、NE模塊的音符信號輸入。另外，時鐘脈沖信號在本課程設計中用的最多，用處也最大，一般情況下時鐘信號處上升沿有效，判斷和控制各個計數器計數多少。2EDA、VHDL簡介EDA技術是以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果，進行電子產品的自動設計。EDA可提供文本輸入以及圖形編輯的方法將設計者的意圖用程序或者圖形方式表達出來，而我們經常用到的VHDL語言便是用于編寫源程序所需的最常見的硬件描述語言（HDL）之一
