eda課程設(shè)計--具有自動演奏功能的電子琴

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文檔簡介

1、　　EDA課程設(shè)計　　具有自動樂曲演奏功能的電子琴　　一、課程設(shè)計內(nèi)容　?。?）設(shè)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（

2、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曲，且樂曲可重復(fù)演奏。　　二、課程設(shè)計原理　　本課程設(shè)計目的在于靈活運(yùn)用EDA技術(shù)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(gòu)造一個電子琴電路，不同的音階對應(yīng)不同頻率的正弦波。按下每個代表不同音階的按鍵

3、時，能夠發(fā)出對應(yīng)頻率的聲音。故系統(tǒng)可分為樂曲自動演奏模塊（AUTO）、音調(diào)發(fā)生模塊（TONE）和數(shù)控分頻模塊(FENPIN)三部分。　　三、簡易電子琴的設(shè)計過程　　1.樂曲自動演奏模塊　　樂曲自動演奏模塊的作用是產(chǎn)生8位發(fā)生控制輸入信號。當(dāng)進(jìn)行自動演奏時，由存儲在此模塊的8位二進(jìn)制數(shù)作為發(fā)聲控制輸入，從而自動演奏

4、樂曲。　　LIBRARY IEEE;　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;　　USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

5、ENTITY AUTO IS　　PORT(CLK: IN STD_LOGIC; 　　AUTO: IN STD_LOGIC; 　　CLK2: BUFFER STD_LOGIC; <

6、;/p>　　INDEX2: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); 　　INDEX0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); 　　END AUTO;　　ARCHITECTURE BEHA

7、VIORAL OF AUTO IS　　SIGNAL COUNT0:INTEGER RANGE 0 TO 31; 　　BEGIN　　PULSE0:PROCESS(CLK,AUTO) 　　VARIABLE

8、 COUNT:INTEGER RANGE 0 TO 8; 　　BEGIN　　IF AUTO='1'THEN 　　COUNT:=0;CLK2<='0'; &l

9、t;/p>　　ELSIF(CLK'EVENT AND CLK='1')THEN 　　COUNT:=COUNT+1; 　　IF COUNT=4 THEN 　　CLK2<='1'

10、;;　　ELSIF COUNT=8 THEN　　CLK2<='0';COUNT:=0;　　END IF;　　END IF;　　END

11、 PROCESS;　　MUSIC:PROCESS(CLK2) 　　BEGIN　　IF(CLK2'EVENT AND CLK2='1')THEN 　　IF(CO

12、UNT0=31)THEN 　　COUNT0<=0; 　　ELSE　　COUNT0<=COUNT0+1;　　END IF;&

13、lt;/b>　　END IF;　　END PROCESS;　　COM1:PROCESS(COUNT0,AUTO,INDEX2)　　BEGIN　　IF

14、 AUTO='0'THEN 　　CASE COUNT0 IS 　　WHEN 0=>INDEX0<="00000100"; --3　　WHEN 1=>INDEX0<="0000

15、0100"; --3　　WHEN 2=>INDEX0<="00000100"; --3　　WHEN 3=>INDEX0<="00000100"; --3　　WHEN 4=>INDEX0<="00010

16、000"; --5　　WHEN 5=>INDEX0<="00010000"; --5　　WHEN 6=>INDEX0<="00010000"; --5　　WHEN 7=>INDEX0<="001000

17、00"; --6　　WHEN 8=>INDEX0<="10000000"; --8　　WHEN 9=>INDEX0<="10000000"; --8　　WHEN 10=>INDEX0<="100000

18、00"; --8　　WHEN 11=>INDEX0<="00000100"; --3　　WHEN 12=>INDEX0<="00000010"; --2　　WHEN 13=>INDEX0<="0000001

19、0"; --2　　WHEN 14=>INDEX0<="00000001"; --1　　WHEN 15=>INDEX0<="00000001"; --1　　WHEN 16=>INDEX0<="00010000

20、"; --5　　WHEN 17=>INDEX0<="00010000"; --5　　WHEN 18=>INDEX0<="00001000"; --4　　WHEN 19=>INDEX0<="00001000&

21、quot;; --4　　WHEN 20=>INDEX0<="00001000"; --4　　WHEN 21=>INDEX0<="00000100"; --3　　WHEN 22=>INDEX0<="00000010&q

22、uot;; --2　　WHEN 23=>INDEX0<="00000010"; --2　　WHEN 24=>INDEX0<="00010000"; --5　　WHEN 25=>INDEX0<="00010000&qu

23、ot;; --5　　WHEN 26=>INDEX0<="00001000"; --4　　WHEN 27=>INDEX0<="00001000"; --4　　WHEN 28=>INDEX0<="00000100&quo

24、t;; --3　　WHEN 29=>INDEX0<="00000100"; --3　　WHEN 30=>INDEX0<="00000010"; --2　　WHEN 31=>INDEX0<="00000010"

25、;; --2　　WHEN OTHERS=>NULL;　　END CASE;　　ELSE INDEX0<=INDEX2; 　　END IF;&

26、lt;/p>　　END PROCESS;　　END BEHAVIORAL;　　2.音調(diào)發(fā)生模塊　　音調(diào)發(fā)生模塊的作用是產(chǎn)生音階的分頻預(yù)置值。當(dāng)8位發(fā)聲控制輸入信號中的某一位為高電平時，則對應(yīng)某一音階的數(shù)值將輸出，該數(shù)值即為該音階的分頻預(yù)置值，分頻預(yù)

27、置值控制數(shù)控分頻模塊進(jìn)行分頻，由此得到每個音階對應(yīng)的頻率。　　LIBRARY IEEE;　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;　　USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.A

28、LL;　　ENTITY TONE IS　　PORT(INDEX: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); 　　CODE: OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); 　　HIGH: OUT STD_LOGIC;

29、 　　TONE0:OUT INTEGER RANGE 0 TO 2047); 　　END TONE;　　ARCHITECTURE ART OF TONE IS　　BE

30、GIN　　SEARCH:PROCESS(INDEX) 　　BEGIN　　CASE INDEX IS　　WHEN"00000001"=>TONE0<=773;CODE<=&q

31、uot;1001111";HIGH<='1'; 　　WHEN"00000010"=>TONE0<=912;CODE<="0010010";HIGH<='1';　　WHEN"00000100"=>TONE0<=1

32、036;CODE<="0000110";HIGH<='1';　　WHEN"00001000"=>TONE0<=1116;CODE<="1001100";HIGH<='1';　　WHEN"00010000"=&

33、gt;TONE0<=1197;CODE<="0100100";HIGH<='1';　　WHEN"00100000"=>TONE0<=1290;CODE<="0100000";HIGH<='0';　　WHEN"01

34、000000"=>TONE0<=1372;CODE<="0001111";HIGH<='0';　　WHEN"10000000"=>TONE0<=1410;CODE<="0000000";HIGH<='0';

35、　　WHEN OTHERS =>TONE0<=2047;CODE<="0000001";HIGH<='0';　　END CASE;　　END PROCESS;　　END ART;</b&g

36、t;　　3. 數(shù)控分頻模塊　　數(shù)控分頻模塊是對時基脈沖進(jìn)行分頻，得到與0、1、2、3、4、5、6、7八個音符相對應(yīng)的頻率。該模塊主要由4個工作進(jìn)程組成。首先，根據(jù)系統(tǒng)時鐘信號的輸入得到時基脈沖以及計數(shù)器的值，而時鐘信號在AUTO模塊中便已給出，兩者之間的設(shè)置關(guān)系類似于AUTO模塊中第一個工作進(jìn)程的設(shè)置。第二個PROC

37、ESS是此模塊的核心，即由時基脈沖值轉(zhuǎn)化為音符的頻率。　　LIBRARY IEEE;　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;　　USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL

38、;　　ENTITY FENPIN IS　　PORT(CLK1: IN STD_LOGIC; 　　TONE1: IN INTEGER RANGE 0 TO 2047; 　　SPKS: OUT STD_LOGIC);

39、 　　END ENTITY FENPIN; 　　ARCHITECTURE ART OF FENPIN IS　　SIGNAL PRECLK:STD_LOGIC; 　　SIGNAL FULLSPKS:S

40、TD_LOGIC;　　BEGIN　　PROCESS(CLK1)　　VARIABLE COUNT:INTEGER RANGE 0 TO 8:=0; 　　BEGIN&

41、lt;p>　　IF(CLK1'EVENT AND CLK1='1')THEN 　　COUNT:=COUNT+1; 　　IF COUNT=2 THEN　　PRECLK<='1';

42、;　　ELSIF COUNT=4 THEN 　　PRECLK<='0';　　COUNT:=0; 　　ELSE 　　END IF;&l

43、t;/b>　　END IF;　　END PROCESS;　　PROCESS(PRECLK,TONE1)　　VARIABLE COUNT11:INTEGER RANGE 0 TO 2047; <p&g

44、t;　　BEGIN　　IF(PRECLK'EVENT AND PRECLK='1')THEN 　　IF COUNT11<TONE1 THEN 　　COUNT11:=COUNT11+1;</

45、p>　　FULLSPKS<='1'; 　　ELSE　　COUNT11:=0;　　FULLSPKS<='0';　　END IF;</b

46、>　　END IF;　　END PROCESS;　　PROCESS(FULLSPKS) 　　VARIABLE count2:integer range 0 to 1 :=0;

47、 　　BEGIN　　IF (FULLSPKS'EVENT AND FULLSPKS='1') THEN 　　if count2=1 then count2:= 0;　　else</b&

48、gt;　　count2:=1;　　end if;　　IF COUNT2=1 THEN　　SPKS<='1';　　ELSE</p

49、>　　SPKS<='0';　　END IF;　　END IF;　　END PROCESS;　　END ART;

50、;　　4.頂層設(shè)計　　該模塊是整個電子琴設(shè)計的核心，也是VHDL程序的主程序，前面3個源程序都是作為子程序分別實現(xiàn)電子琴的某一功能，而該模塊則通過調(diào)用子程序最終實現(xiàn)樂曲演奏的目的，奏出美妙的樂曲。　　LIBRARY IEEE; </p&

51、gt;　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;　　USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;　　ENTITY DIANZIQIN IS　　PORT

52、(CLK32MHZ: IN STD_LOGIC; 　　HANDTOAUTO: IN STD_LOGIC; 　　CODE1: OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); 　　INDEX1: IN STD_LOGI

53、C_VECTOR(7 DOWNTO 0); 　　HIGH1: OUT STD_LOGIC; 　　SPKOUT: OUT STD_LOGIC); 　　END;

54、　　ARCHITECTURE ART OF DIANZIQIN IS　　COMPONENT AUTO - 　　PORT(CLK: IN STD_LOGIC; 　　AUTO:

55、 IN STD_LOGIC; 　　INDEX2: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); 　　INDEX0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); 　　END COMPONENT;<

56、/p>　　COMPONENT TONE 　　PORT(INDEX: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);　　CODE: OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);<p&g

57、t;　　HIGH: OUT STD_LOGIC;　　TONE0: OUT INTEGER RANGE 0 TO 2047);　　END COMPONENT;　　COMPONENT FENPIN 　　POR

58、T(CLK1: IN STD_LOGIC;　　TONE1: IN INTEGER RANGE 0 TO 2047;　　SPKS: OUT STD_LOGIC);　　END COMPONENT;　　SIGNAL TONE2:INTEGER RANGE 0 TO 2047

59、; 　　SIGNAL INDX:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); 　　BEGIN　　U0:AUTO PORT MAP(CLK=>CLK32MHZ,INDEX2=>INDEX1,INDEX0=>INDX,AUTO

60、=>HANDTOAUTO); 　　U1:TONE PORT　　MAP(INDEX=>INDX,TONE0=>TONE2,CODE=>CODE1,HIGH=>HIGH1); 　　U2:FENPI

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