EDA电子琴课程设计1Word文档格式.docx

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系统的整体组装设计原理图如图1-1所示。

图1-1系统的整体组装设计原理图

由于设计分模块组成，每个单独的模块都是一个完整的源程序，分别实现不同性质的功能，但是每个模块又是紧密关联的，前一个模块的输出很可能是后一模块的输入。

如AUTO模块的音符信号输出就是TONE模块的音符信号输入。

另外，时钟脉冲信号在本课程设计中用的最多，用处也最大，一般情况下时钟信号处上升沿有效，判断和控制各个计数器计数多少。

2简易电子琴的设计过程

根据系统设计要求，系统该系统基于计算机中时钟分频器的原理，设计采用自顶向下的设计方法，通过按键输入来控制音响或者自动演奏已存入的歌曲。

它由乐曲自动演奏模块、音调发生模块和数控分频模块三部分组成。

2.1乐曲自动演奏模块

乐曲自动演奏模块的作用是产生8位发生控制输入信号。

当进行自动演奏时，由存储在此模块的8位二进制数作为发声控制输入，从而自动演奏乐曲。

该模块的VHDL源程序主要由3个工作进程组成，分别为PULSE0，MUSIC和COM1。

PULSE0的作用是根据键盘输入（自动演奏）的值（0或1）来判断计数器COUNT以及脉冲CLK2的输出值。

部分源程序如下：

PULSE0:

PROCESS（CLK,AUTO）--工作进程开始

VARIABLECOUNT:

INTEGERRANGE0TO8;

--定义计数器变量，值从0到8IFAUTO='

THEN--键盘输入为1

COUNT:

=0;

CLK2<

;

--计数器值指0，时钟信号为0ELSIF（CLK'

EVENTANDCLK='

）THEN--时钟输入信号为1COUNT:

=COUNT+1;

--计数器加1

当确定了时钟信号输出的值后，在第二个PROCESS中就可以由它控制8位发声控制输入信号了。

即CLK2的值为0时，COUNT0为1。

最后的COM1便是由前两个PROCESS所确定的COUNT0、AUTO和键盘输入信号值INDEX2将8位的二进制数转化为音符信号的输出，达到自动演奏的目的。

IFAUTO='

THEN

CASECOUNT0IS

WHEN0=>

INDEX0<

00000100"

--3

WHEN4=>

00010000"

--5

该模块最主要的用途就是将输入二进制数转化为发声控制输入，是产生音符的重要步骤，AUTO模块的源程序符号编辑图如图3-1。

图3-1AUTO模块的符号编辑图

2.1.1乐曲演奏模块文本程序：

--程序名称：

AUTO.VHD

--程序功能：

采用VHDL语言编程产生8位发声控制输入信号。

--电子班张目（12007243818）--

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITYAUTOIS

PORT（CLK:

INSTD_LOGIC;

--系统时钟信号AUTO:

--键盘输入/自动演奏CLK2:

BUFFERSTD_LOGIC;

--时钟输出

INDEX2:

INSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0）;

--键盘输入信号INDEX0:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0））;

--音符信号输出ENDAUTO;

ARCHITECTUREBEHAVIORALOFAUTOIS

SIGNALCOUNT0:

INTEGERRANGE0TO31;

--定义信号计数器，有32个信号元素BEGIN

PROCESS（CLK,AUTO）--PULSE0工作进程开始

--定义变量计数器，从0到8BEGIN

--计数器值为0，时钟信号2幅值为0ELSIF（CLK'

）THEN--输入的时钟信号为其他值COUNT:

--计数器加1即为1

IFCOUNT=4THEN

ELSIFCOUNT=8THEN

ENDIF;

ENDPROCESS;

MUSIC:

PROCESS（CLK2）--MUSIC工作进程开始

BEGIN

IF（CLK2'

EVENTANDCLK2='

）THEN--时钟信号2为1

IF（COUNT0=31）THEN--计数器值为31

COUNT0<

--计数器清0

ELSE

=COUNT0+1;

COM1:

PROCESS（COUNT0,AUTO,INDEX2）

THEN--键盘输入为0

CASECOUNT0IS--由计数器从0到31的取值判断音符信号的8位二进制数WHEN0=>

WHEN1=>

WHEN2=>

WHEN3=>

WHEN5=>

WHEN6=>

WHEN7=>

00100000"

--6

WHEN8=>

10000000"

--8

WHEN9=>

WHEN10=>

WHEN11=>

WHEN12=>

00000010"

--2

WHEN13=>

WHEN14=>

00000001"

--1

WHEN15=>

WHEN16=>

WHEN17=>

WHEN18=>

00001000"

--4

WHEN19=>

WHEN20=>

WHEN21=>

WHEN22=>

WHEN23=>

WHEN24=>

WHEN25=>

WHEN26=>

WHEN27=>

WHEN28=>

WHEN29=>

WHEN30=>

WHEN31=>

WHENOTHERS=>

NULL;

ENDCASE;

ELSEINDEX0<

=INDEX2;

--将音符信号0的值赋给音符信号2ENDIF;

ENDBEHAVIORAL;

2.2音调发生模块

音调发生模块的作用是产生音阶的分频预置值。

当8位发声控制输入信号中的某一位为高电平时，则对应某一音阶的数值将输出，该数值即为该音阶的分频预置值，分频预置值控制数控分频模块进行分频，由此得到每个音阶对应的频率。

该模块的唯一输入信号INDEX对应就是自动模块中最后的输出INDEX0，音符显示信号CODE，高低音显示信号HIGH和音符分频系数都是根据音符输入确定的。

比如我们自定义INDEX第8位为高电平时，它的分频系数则为773Hz，音符显示信号为1001111,即是773的二进制表示，此时高低音显示1表示高音。

CASEINDEXIS

WHEN"

TONE0<

=912;

CODE<

0010010"

HIGH<

--音符第7位为1，分频数912Hz，音符显示为0010010，属高音

01000000"

=1372;

0001111"

WHENOTHERS=>

=2047;

0000001"

显然，该模块最主要的作用就是给音符输入预设频率值，因为，电子琴最终实现乐曲演奏就是输出不同频率的正弦波，此模块就是将二进制发声信号转化为对应的频率。

3—2TONE模块的符号编辑图

2.2.1音调发生模块文本程序：

TONE.VHD

采用VHDL语言编程产生音阶的分频预置值。

ENTITYTONEI

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