文档介绍：紫琅职业技术学院
毕业设计
题目:
基于FPGA的电子琴设计
副标题:
学生姓名:
唐张鹏
所在系、专业:
机电工程系、机电一体化技术
班级:
机电3093
指导教师:
郭爱云、孙健华
日期:

摘要
电子琴属于电子乐器,发音音量可以自由调节。音域较宽,和声丰富,甚至可以演奏出一个管弦乐队的效果,表现力极其丰富。随着社会的发展和家长对孩子多方面综合素质培养的重视,学****电子琴也普遍开来。当前市场上的电子琴价格昂贵,且产品升级换代必须更新大部分的硬件,,为利用软件实现较大规模的数字电路设计提供了方便,降低了数字电路的设计周期和相关产品的成本。
FPGA(Field-Programmable Gate Array),现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。结合VHDL硬件描述语言是电子琴的设计简单方便,极大的降低生产成本。
VHDL能提供高阶电路描述语言的方式,让复杂的电路可以通过VHDL编辑器的电路合成方式,轻易而且快速的达到设计的规格。由于VHDL电路描述语言能涵盖的范围相当广,能适用于各种不同阶层的设计工程师的需要,所以VHDL电路设计毫无疑问的成为硬件设计工程师的必备工具。
本设计使用的是Altera公司的MAX7000B系列中的 EPM7128BTC144-4和上海虹航高科技有限公司推出的集实验与开发与一体的EDA实验箱。在MAX+plus11软件上编程及仿真,完成对各个模块功能的虚拟实现。
关键词:电子琴; FPGA/CPLD; VHDL语言设计;MAX+plus11
目录
摘要 I
目录 I
1、前言 1
2、系统设计总述 2
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3、总体程序设计 4
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4、VHDL音乐硬件演奏电路系统仿真与调试 11
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总结 15
参考文献 16
1、前言
EDA技术是电子设计的发展趋势,利用EDA工具可以代替设计者完成电子系统设计中的大部分工作。EDA工具从数字系统设计的单一领域,发展到了今天,应用范围已经涉及模拟、微波等多个领域,可以实现各个领域电子系统设计的测试、设计方针和布局布线等。设计者只要完成对电子系统的功能描述,就可以利用计算机和工具,进行设计处理,最终得到设计结果。
FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个概念,内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。现场可编程门阵列(FPGA)是可编程器件。与传统逻辑电路和门阵列(如PAL,GAL及CPLD器件)相比,FPGA具有不同的结构,FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑,每个查找表连接到一个D触发器的输入端,触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O,由此构成了即可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块,这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现得,存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O之间的联接方式,并最终决定了FPGA所能实现的功能, FPGA允许无限次的编程.
采用可编程逻辑器件通过对器件内部的设计来实现系统功能,是一种基于芯片的设计方法。设计者可以根据定义器件的内部逻辑很引出端,将电路板设计的大部分工作放在芯片的设计中进行,通过对芯片设计实现数字系统的逻辑功能用硬件描述语言进行电路与系统的设计是当前EDA技术的重要特征。硬件描述语言的突出优点是:语言的公开可利用性;设计与工艺的无关性;宽范围的描述能力;便于组织大规模系统的设计;便于设计的复用和继承等。目前常用的IEEE标准硬件描述语言有VHDL和Verilog-HDL。
本设计采用FPGA和VHDL结合,