课程设计报告（电子设计自动化）题目硬件电子琴学院信息科学与工程学院专业电子科学与技术班级08级2班姓名闫志伟洪丁达指导教师吴丽丽2010年6月25日电子琴的设计摘要：用可编程逻辑器件（PLD）来完成该设计。核心是一数控分频器，对输入的脉冲进行分频，得到每个音阶对应的频率，由此实现简易电子琴的发音功能。电子琴可演奏由键盘输入的音阶，同时在数码管上显示对应音节的频率。本设计基于超高速硬件描述语言VHDL在Altera公司的CycloneⅡ系列的EP2C5T144C8芯片上编程实现；经仿真，硬件测试和调试基本能够达到技术指标，实验结果和仿真结果基本一致。关键词：PLD，VHDL，数控分频，电子琴TheDesignofElectricalOrganAbstract：ThedesignisaccomplishedwithProgrammable-Logic-Device(PLD).Thecoreofitisanumericalcontrolfrequencydivider,whichcandividetheinputpulseintothecorrespondingfrequencytothemusicalscale,sothatitcanachievethesoundingfunctionofsimpleelectronicorgan.Theorgancanplaythemusicalscaleputinwithakeyboard.ThedesignisprogrammedwithVHDLandrealizedinthechipofEP2C5T144C8CycloneⅡseries.Itcanbasicallyreachthetechniqueindexaftersimulating,hardwaredebugging.Theexperimentresultisconsonantwiththesimulatingresult.Keywords：PLD,VHDL,numericalcontrolfrequencydivider,electricalorgan一系统设计1、设计要求8个音阶，外部时钟信号12MHz；能同步显示音阶频率。2设计思路通过可编程逻辑器件（PLD）和VHDL硬件描述语言来实现电子琴的基本要求。设计的主体是数控分频器，对输入的频率按照与每个音阶对应的分频系数进行分频，得到各个音阶对应的频率分别在蜂鸣器和数码管上以声音和频率数值的形式作为输出。3、系统组成及工作原理图1-2-3-1为系统的工作原理框图。根据设计要求，提供的外部时钟信号为12MHz，所以在本设计中需要将其进行分频，以得到所需要的脉冲。键盘编码器的作用是对键盘按键输入的信号进行检测，并且产生相应的分频系数。音调发生器的主要部分是一个数控分频器，它由一个初值可预置的加法计数器构成，详细工作原理将在后文做介绍，当它接收到一个分频信号时，便对端口的12MHz的输入时钟信号进行分频，之后由扬声器输出对应的声调。频率计的作用是将各个音阶对应的分频之后的频率通过数码管显示出来。分频置数按键分频器12MHZ蜂鸣器4位测频器数码管显示图1-2-3-1工作原理框图二单元电路设计1、顶层模块的设计VHDL采用的是自顶向下的设计方式，顶层模块由音调发生器（tonetaba）、数控分频器（speaker）和频率计（top）三个模块组成。图2-1-1即是顶层设计原理图。由键盘输入的信号，进行编码，输出的都是八位二进制数，对应音调发生器的输入。图2-1-1顶层设计原理图2、音调发生器模块(tonetaba)的设计音调发生器的作用是产生获得音阶的分频预置值。当8位发声控制输入index中的某一位为高电平时，则对应某一音阶的数值将以端口tone输出，作为获得该音阶的分频预置值，该值作为数控分频器的输入，来对12MHz的脉冲进行分频，由此得到每个音阶相应的频率，例如输入index="00000010"，即对应的按键是2，产生的分频系数便是1702；同时由high1输出对应该音阶低音显示。各音阶所对应的频率：低音1低音2低音3低音4低音5低音6低音7261.63Hz293.67Hz329.63Hz349.23Hz391.99Hz440Hz493.88Hz高音1高音2高音3高音4高音5高音6高音71046.5Hz1174.66Hz1318.51Hz1396.92Hz1567.98Hz1760Hz1975.52HZ分频系数的计算：低音1的频率为261.6Hz，则分频系数==1911，同理可求其他频率的分频系数。创新点：利用按键8来区别高低音，当按键8为高电平时，