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1、硬件電子琴硬件電子琴1實驗目的（1）學習利用蜂鳴器和按鍵設計硬件電子琴。（2）學習并掌握QUARTUSⅡ軟件開發(fā)系統(tǒng)的基本操作。（3）掌握硬件電子琴從軟件設計到編程下載的各個步驟。（4）利用數(shù)控分頻器設計硬件電子琴的實驗并掌握設計思想。2設計要求（1）按下KEY1~KEY7分別表示中音的DOREMEFA,SOL,LA,SI.（2）按住KEY8同時按KEY1~KEY7分別表示高音的DOREMEFA,SOL,LA,SI（3）按下相應的鍵有對應LED燈指示其他要求：1．晶振為12MHz2.采用CPLD器件為ALTERA的EPM7064SL-443實驗內(nèi)容和原理采用復
2、雜可編程邏輯器件（CPLD）制作，利用EDA軟件中的VHDL硬件描述語言編程進行控制，然后燒制實現(xiàn).采用CPLD來設計的原理圖如圖1.1所示.它由控制輸入電路、CPLD、顯示電路和揚聲器電路組成。顯示電路CPLD控制輸入電路揚聲電路圖1.1采用FPGA設計的電子琴原理方框圖控制輸入電路主要是為用戶設計的,起到一個輸入控制的作用.CPLD是復雜可編程邏輯器件,也是本設計方案的核心內(nèi)容,它是實現(xiàn)電子琴運作的主要控制模塊.由設計者把編好的VHDL程序燒制到復雜可編程邏輯器件CPLD中,然后通過控制輸入電路把樂譜輸入到CPLD,產(chǎn)生不同的頻率驅(qū)動揚聲器,發(fā)出不同的樂譜
3、.同時也把發(fā)出的樂譜符號通過顯示器輸出.樂曲演奏的原理：由于組成樂曲的每個音符的頻率值（音調(diào)）及其持續(xù)時間（音長）是樂曲演奏的2個基本數(shù)據(jù)，因此需要控制輸出到揚聲器的激勵信號的頻率高低和該頻率信號持續(xù)的時間。頻率的高低決定了音調(diào)的高低，而樂曲的簡譜與各音名的頻率對應關系如圖2所示。所有不同頻率的信號都是從同一基準頻率分頻而得來的，由于音階頻率多為非整數(shù)，而分頻系數(shù)又不能為小數(shù)，故必須將計算得到的分頻數(shù)進行四舍五入取整，基準頻率和分頻系數(shù)應綜合考慮加以選擇，從而保證音樂不會走調(diào)。如在48MHz時鐘下，中音1（對應的頻率值為44硬件電子琴523.3HZ）的分頻系數(shù)
4、應該為：48000000/（2*523.3）=0xb327.這樣只需對系統(tǒng)時鐘進行45863次分頻即可得所要的中音1.至于其他的音符，同樣可由一式求出對應的分頻分數(shù)，這樣利用程序可以很輕松得到相應的樂聲。圖2簡譜中的音名與頻率的關系音名頻率/hz音名頻率/hz音名頻率/hz低音1261.6中音1523.3高音11045.5低音2293.7中音2587.3高音21174.7低音3329.6中音3659.3高音31318.5低音4349.2中音4698.5高音41396.9低音5329中音5784高音51568低音6440中音6880高音61760低音7493.9
5、中音7987.8高音71975.5系統(tǒng)軟件總體設計如下：是掃描鍵盤陣顯示按鍵否延時啟動定時器根據(jù)keyNo。發(fā)音停止播放有鍵按下發(fā)送掃描碼模塊初始化開始結束4實驗步驟44硬件電子琴（1）在QuartusII中建立一個工程項目文件beep1.qpf，并在該項目下新建verilogHDL源程序文件beep1.v輸入程序代碼并保存。完整的verilogHDL程序參考程序清單。（2）選擇目標器件并對相應的引腳進行鎖定，在這里所選擇的器件為altera公司cyclone系列的EP1C6Q240C8芯片，引腳鎖定方法如圖所示。將未使用的管腳設置為三態(tài)輸入。引腳鎖定方法信號
6、引腳信號引腳1C61C12EDA1C61C12EDALed[0]505050Key[0]121121121Led[1]535353Key[1]122122122Led[2]545454Key[2]123123123Led[3]555555Key[3]124124124Led[4]176176176Key[4]143143143Led[5]474747Key[5]141141141Led[6]484848Key[6]158158158Led[7]494949Key[7]156156156beep175175175clk282828(3)對該工程進行全程編譯處理，
7、若在編譯過程中發(fā)現(xiàn)錯誤，則找出并更正錯誤，直至編譯成功為止。（4）最后拿出跳線短接帽接到JP7和JP6的LED0-LED7，KEY1-KEY8和BEEP.拿出alterbyteblasterii下載電纜，并將此電纜的兩端分別接到PC機打印機并口和quicksopc核心板上的JTAG下載口上，打開電源，執(zhí)行下載命令，把程序下載到CPLD器件中。現(xiàn)在按下鍵KEY1-KEY8就可以開始使用電子琴演奏音樂了。程序清單：Modulebeep1(clk,key,beep,led);Inputclk;Input[7:0]key;Outputbeep;Output[7:0]l
8、ed;Regbeep_r;Reg[15
