音乐发生器及简单电子琴的eda设计
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2012-01-10
14:05:14
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音乐发生器及简单电子琴的 eda 设计
摘 要
本系统是采用 EDA 技术设计的一个简易的八音符电子琴和音乐发生器，该系统基于计算机中时钟
分频器的原理，采用自顶向下的设计方法来实现，它可以通过按键输入来控制音响。系统由乐曲
自动演奏模块、乐器演示模块琴/乐功能选择模块、音调发生模块和数控分频模块五个部分组成。
系统实现是用硬件描述语言 VHDL 按模块化方式进行设计，然后进行编程、时序仿真、整合。本
系统功能比较齐全，有一定的使用价值。
关键字 电子琴；EDA；VHDL；音调发生；QuartusII；
1 引言：
1.1设计目的
1）利用数控分频器设计一个电子琴硬件电路和音乐发生器
2）演奏时可以选择是手演奏（键盘输入）或自动演奏已存入的乐曲，并且能自动重复演奏
1.2设计的基本内容
运用VHDL语言对简易电子琴的各个模块进行设计，并使用EDA 工具对各模块进行仿真验
证。本设计包含如下三个模块：乐曲自动演奏模块，音调发生模块，数控分频模块，最后 把
各个模块整合后，通过电路的输入输出对应关系连接起来
2.1 EDA技术
EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，
融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动
设计。 利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作
可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的
整个过程的计算机上自动处理完成。现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、
通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA技
术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性
能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。本文所指的EDA技术，主要针对电
子电路设计、PCB设计和IC设计。
2.2 硬件描述语言——VHDL
2.2.1 VHDL的简介
VHDL的英文全名是Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription
Language,诞生于1982年。1987年底，VHDL被IEEE
和美国国防部确认为标准硬件描述
语言 。VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言，主要用于描述数字系统的结构，行为，
功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是
十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实
体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可是部分,及端口)和内部
（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外
部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。
2.2.2 VHDL语言的特点
功能强大、设计灵活。支持广泛、易于修改。强大的系统硬件描述能力。独立于器件的设
计、与工艺无关。很强的移植能力。
2.2.3 VHDL的设计流程
用 VHDL 语言设计电路的流程：
在用 VHDL 语言来设计电路时,主要的过程是这样的：
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