eda課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)--八音電子琴

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1、燕山大學(xué)EDA課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)題目：八音電子琴姓名：張永義班級(jí)：11級(jí)電子卓越（試點(diǎn)）學(xué)號(hào)：5學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院日期：2013-11-12指導(dǎo)教師：常丹華成績(jī)：一、設(shè)計(jì)題目及要求1．設(shè)計(jì)題目八音電子琴2．設(shè)計(jì)要求（1）能發(fā)出1，2，3，4，5，6，7，1八個(gè)音。（2）用按鍵作為鍵盤。（3）C調(diào)到B調(diào)對(duì)應(yīng)頻率為。調(diào)頻率（Hz）?（高音）261.63*2B493.88A440.00G392.00F349.23E329.63D293.66C261.63二、設(shè)計(jì)過(guò)程及內(nèi)容（包括總體設(shè)計(jì)的文字描述，即由哪幾個(gè)部分構(gòu)成的，各個(gè)部分的功能及如何實(shí)現(xiàn)方法；主要模塊比較詳盡的文字描述

2、，并配以必要的圖片加以說(shuō)明，但圖片數(shù)量無(wú)需太多）1.命題分析根據(jù)命題的要求,要使揚(yáng)聲器發(fā)音,需要在其輸入信號(hào)端連接一個(gè)對(duì)應(yīng)頻率的方波信號(hào).實(shí)驗(yàn)使用的信號(hào)源可以提供從幾Hz到幾MHz不等的信號(hào)頻率,自然可以想到本實(shí)驗(yàn)命題的關(guān)鍵是一個(gè)具有相應(yīng)分頻比的分頻器。考慮到硬件(按鈕)在實(shí)際工作過(guò)程中會(huì)因元件的接觸產(chǎn)生一些不可避免的抖動(dòng)脈沖電平,會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)造成影響,因此需要在按鍵接入線路中安裝防抖動(dòng)電路。分頻器連接完成后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)預(yù)定頻率的周期脈沖.但是實(shí)驗(yàn)要求的方波其占空比應(yīng)該為1:1,因此在輸出脈沖端加裝一個(gè)T觸發(fā)器,每次脈沖到達(dá)觸發(fā)器的時(shí)候輸出便會(huì)跳變電平,這就達(dá)到了驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的

3、條件。2.模塊組成（1）模塊一：防抖電路模塊。作用：用來(lái)消除在按鍵接入線路時(shí)不可避免抖動(dòng)脈沖電平對(duì)試驗(yàn)造成的影響。（2）模塊二：分頻器模塊。作用：將高頻時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)化為試驗(yàn)所需要的低頻時(shí)鐘信號(hào)。（3）模塊三：利用T觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)占空比的改變，使輸出方波占空比為1:1。3.原理概述總的電路圖如圖1所示：圖1八音電子琴總圖已知實(shí)驗(yàn)箱上的按鈕是常態(tài)輸出為高電平，按下輸出為低電平，所以在八個(gè)按鈕接口的后面分別接入非門，實(shí)現(xiàn)常態(tài)輸出為低電平，按下輸出為高電平。在其后接入或門，使?jié)M足至少一個(gè)按鈕輸入高電平時(shí)，就能控制揚(yáng)聲器發(fā)音，再T觸發(fā)器的輸出端和或門的輸出端接與門，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的按鈕

4、來(lái)控制相應(yīng)頻率的音階通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)音。經(jīng)過(guò)防抖動(dòng)模塊,將抖動(dòng)的電平濾去,得到穩(wěn)定地輸入,然后驅(qū)動(dòng)分頻器輸出相應(yīng)的頻率，經(jīng)過(guò)D觸發(fā)器去除尖峰脈沖，產(chǎn)生一個(gè)預(yù)定頻率的周期脈沖。但是實(shí)驗(yàn)要求的方波其占空比應(yīng)該為1:1,因此在輸出脈沖端加裝一個(gè)T觸發(fā)器,每次脈沖到達(dá)觸發(fā)器的時(shí)候輸出便會(huì)跳變電平,這就達(dá)到了驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的條件.但是在應(yīng)用了T觸發(fā)器后輸出方波的周期比預(yù)定的擴(kuò)大了一倍,也就是說(shuō)頻率減至原來(lái)的二分之一.此時(shí)應(yīng)重新選擇時(shí)鐘信號(hào),令其為原來(lái)2倍即可.根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū),最終確定選擇的時(shí)鐘信號(hào)為23.438KHz。4.具體原理實(shí)現(xiàn)(1)防抖動(dòng)電路由于是用按鍵作為鍵盤來(lái)驅(qū)動(dòng)，在實(shí)際操作

5、中會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)脈沖，給實(shí)驗(yàn)造成影響，所以必須在電路中加入防抖動(dòng)電路（D觸發(fā)器）。D觸發(fā)器是上升沿觸發(fā)器,只在上升沿跳變,從而濾去后面抖動(dòng)的電平，利用D觸發(fā)器的電壓跟隨特性，給定觸發(fā)器的周期大于操作者手抖動(dòng)的周期，從而在這一周期內(nèi)保持信號(hào)不變，從而達(dá)到防抖動(dòng)的效果。本模塊選擇的是clk1/14，366Hz的頻率作為防抖電路中D觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖。防抖動(dòng)電路如圖2所示：圖2防抖電路圖其波形圖如圖3所示：圖3防抖電路仿真波形(2)分頻器音頻率Hz進(jìn)制數(shù)G1261.63*223438261.63*22=227493.8823438493.882=246440.0023438

6、440.002=275392.0023438392.002=304349.2323438349.232=343329.6323438329.632=362293.6623438293.662=401261.6323438261.632=45計(jì)數(shù)器有分頻的作用，N進(jìn)制的計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出信號(hào)的頻率就為時(shí)鐘頻率的N分之一。所以分頻器的作用就是把高頻時(shí)鐘頻率轉(zhuǎn)化為低頻音調(diào)頻率。DO音45進(jìn)制分頻器如圖RE音對(duì)應(yīng)40進(jìn)制分頻器如下圖,其中20進(jìn)制分頻器是作為選通脈沖消除尖峰脈沖MI音對(duì)應(yīng)36進(jìn)制分頻器如下圖FA音對(duì)應(yīng)34進(jìn)制分頻器如下圖SO音對(duì)應(yīng)30進(jìn)制分

7、頻器如下圖,其中15進(jìn)制分頻器作為選通脈沖消除尖峰脈沖LA音對(duì)應(yīng)27進(jìn)制分頻器如下圖XI音對(duì)應(yīng)24進(jìn)制分頻器如下圖DO（高）音對(duì)應(yīng)22進(jìn)制分頻器如下圖(3)T觸發(fā)器調(diào)節(jié)占空比關(guān)于T觸發(fā)器，起到脈沖翻轉(zhuǎn)作用。當(dāng)有上升沿時(shí)信號(hào)便改變一次狀態(tài)。T觸發(fā)器的初始狀態(tài)設(shè)為VCC高電平。其電路圖為：5.電路組合將設(shè)計(jì)好的分頻模塊與防抖模塊，加上必要的或門，與門連接成如圖1所示的電路圖，其中總有10個(gè)輸入端和1個(gè)輸出端。輸入端中有:CLK是分頻部分的時(shí)鐘信號(hào)，是電路的主頻率，使用實(shí)驗(yàn)箱上的23.438KHz。CLKD1是防抖電路的驅(qū)動(dòng)頻率，要求不高，所以