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北邮数电实验电子琴.docx
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2023-02-07
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VHDL 硬件描述语言程序设计
简易电子琴演奏器
姓名:chi

目录
一、
二、
设计课题的任务要求 .............................................................错误!未定义书签。
系统设计.................................................................................错误!未定义书签。
三、
四、
五、
六、
七、
八、
仿真波形及波形分析 .............................................................错误!未定义书签。
源程序.....................................................................................错误!未定义书签。
功能说明.................................................................................错误!未定义书签。
元器件清单及资源利用情况 .................................................错误!未定义书签。
故障及问题分析 .....................................................................错误!未定义书签。
总结和结论 .............................................................................错误!未定义书签。

一、 设计课题的任务要求
基本要求:
1、 用 8×8 点阵显示“1 2 3 4 5 6 7 ”七个音符构成的电子琴键盘。其中点阵的第一列
用一个 LED 点亮表示音符“1”,第二列用二个 LED 点亮表示音符“2”,依此类推,
如下图所示。
1 2 3 4 5 6 7
图 1 点阵显示的电子琴键盘
2、 用 BTN1~BTN7 七个按键模拟电子琴手动演奏时的“1 2 3 4 5 6 7”七个音符。当某
个按键按下时,数码管显示相应的音符,点阵上与之对应的音符显示列全灭,同时
蜂鸣器演奏相应的声音;当按键弹开时数码管显示的音符灭掉,点阵显示恢复,蜂
鸣器停止声音的输出。下图所示为按下 BTN3 按键时点阵的显示情况。
1 2 3 4 5 6 7
图 2 按键按下后的点阵显示
3、 由拨码开关切换选择高、中、低音,并用数码管进行相应的显示。

4、 通过按键 BTN0 进行复位,控制点阵显示图 1 的初始状态。
提高要求:
1、 可通过一个拨码开关进行手动/自动演奏的切换,并与点阵显示配合增加自动演奏
乐曲的功能。
2、 增加手动演奏的音符存储、播放功能。
二、 系统设计
1. 设计思路
简易电子琴的制作主要是利用不同频率的波来驱动蜂鸣器发出声响。通过输入不同的音
符来设置不同的分频系数,使得 50MHz 的主频分频出不同频率的波。同时,演奏的音符还
可以通过数码管和 8*8 点阵来动态显示。
根据系统设计要求,该电子琴设计采用自顶向下的设计方法。整体的功能通过不同的底
层模块配合来完成电子琴的功能。底层模块主要包括乐曲自动演奏模块、分频预置值产生模
块和数控分频模块,数码管显示模块,8*8 点阵显示模块五部分组成。用这种设计思路把整
个系统分为了若干个模块,然后再在顶层文件中将各个模块组合在一起,从而体现出超、高
速硬件描述语言 VHDL 的优势,
关于提高要求中通过一个拨码开关进行手动/自动演奏的切换,并与点阵显示配合增加自
动演奏乐曲的功能,我打算将一首曲子的音符储存在自动播放的数组里面,然后通过计数器
来顺序播放储存的音符。
关于提高要求中的手动演奏的音符存储、播放功能,我打算通过编程实现类似数据结构
中队列的模块,来储存手动输入的音符,然后在要播放的时候,队列里面的音符依次出队,
从而实现音符储存播放的功能。
2. 总体框图

图 3
简易电子琴总体结构框图
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lengyue815
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