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新型數(shù)字電子琴系統(tǒng)設(shè)計及硬件實現(xiàn)
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計） |
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課程(專業(yè))
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應(yīng)用電子 |
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關(guān)鍵詞
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FPGA |QuartusII |
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適用年級
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會員 |
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金 幣
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60 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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word |
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文件大小
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2009K |
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發(fā)布時間
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2013-10-27 09:29:00 |
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預(yù)覽文件
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無 |
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下載次數(shù)
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1 |
| 發(fā)布人 |
kj008 |
內(nèi)容簡介：
畢業(yè)論文 新型數(shù)字電子琴系統(tǒng)設(shè)計及硬件實現(xiàn)，說明書共58頁，14708字，附原程序代碼等。
摘 要
本文介紹了數(shù)字電子琴的工作原理以及設(shè)計過程，采用Altera公司的FPGA颶風(fēng)系列EP1C3T144作為本設(shè)計的控制單元，運用VHDL硬件描述語言，通過QuartusII7.2仿真，并且用硬件實現(xiàn)了數(shù)字電子琴的手動彈奏與自動演奏等功能。本產(chǎn)品的具有是低成本，性能高，精度高等特點，具有一定的開發(fā)價值。
本系統(tǒng)主要由分頻器，按鍵選擇歌曲模塊，功能選擇模塊，功能驅(qū)動模塊、鍵值轉(zhuǎn)換成分頻系數(shù)模塊，LED燈及數(shù)碼管顯示模塊等組成，利用數(shù)控分頻器的分頻原理產(chǎn)生各個音符對應(yīng)的不同頻率的方波，然后驅(qū)動揚聲器發(fā)出聲響。選擇手動彈奏時，不同的音符對應(yīng)不同頻率的方波，按下不同的鍵時發(fā)出對應(yīng)頻率的聲音，使此電路具備了發(fā)出21個音符聲音的簡易電子琴的功能，并且數(shù)碼管顯示數(shù)字，不同顏色LED燈顯示高中低音；選擇自動演奏時，通過按鍵可以選擇任意播放存儲的三首歌曲，并且通過一個按鍵隨意呼喚自動彈奏與手動演奏。在Quartus II 7.2軟件上進(jìn)行時序仿真，通過編譯、下載到FPGA芯片EP1C3T144上進(jìn)行調(diào)試運行，經(jīng)過硬件測試，驗證了所設(shè)計的兩個系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)先設(shè)計目標(biāo)。
文中主要敘述了利用VHDL設(shè)計的電子琴演奏系統(tǒng)的設(shè)計思路和分模塊實現(xiàn)的方法，詳細(xì)介紹了各模塊的設(shè)計方法以及硬件的調(diào)試與實現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：FPGA QuartusII VHDL 電子琴 數(shù)控分頻
ABSTRACT
This article describes the digital keyboard works and the design process, using Altera’s FPGA the Hurricane Series EP1C3T144 as the design of the control unit, the use of VHDL language, simulation by QuartusII7.2, manually playing with the automatic playing digital keyboard, andthe hardware implementation of these functions. This product is characterized by low cost, stable performance, high precision, and a certain development value.
The system consists of dividers, buttons to select the song module, function selection module, key conversion component frequency coefficient modules, LED lights and digital tube display modules and other components, the use of CNC divide the principle of the frequency corresponding to the individual notes, and then drive the speakeraudible. Choose to manually play different notes correspond to different frequency square wave, issued the corresponding frequency sound when the key is pressed, this circuit has issued 21 notes sound simple flower, and the digital display digital, color LED lights display high school bass; choose to automatically play through the key can choose any player stored for three songs. Quartus II 7.2 software timing simulation, to compile, download FPGA chip EP1C3T144, commissioning, operation, hardware testing to verify the design of the two systems reached a pre-designed target.
The main narrative played on the keyboard system design using VHDL design and sub-module, detailing the design of each module and hardware debugging and implementation.
Keywords: FPGA QuartusII VHDL keyboard Numerical control frequency division
目 錄
第一章 緒論 1
1.1研究背景及意義 1
1.2研究內(nèi)容及系統(tǒng)的技術(shù)要求 2
1.3與設(shè)計相關(guān)的音樂知識簡介 2
第二章 EDA技術(shù) 4
2.1可編程邏輯器件FPGA 4
2.2VHDL語言簡介 5
2.3 Quartus II簡介 5
第三章 工作原理與方案比較 7
3.1設(shè)計思路 7
3.2電子琴設(shè)計原理 7
3.3方案比較與論證 9
第四章 系統(tǒng)的VHDL實現(xiàn)與仿真 11
4.1系統(tǒng)流程 11
4.2設(shè)計模塊 12
4.3分頻模塊的VHDL實現(xiàn)及仿真 12
4.4音符控制輸出模塊（keysselect）的VHDL實現(xiàn)及仿真 14
4.5音樂存儲ROM模塊 16
4.6功能選擇模塊（model）的VHDL實現(xiàn)及仿真 17
4.7音調(diào)發(fā)生模塊（tone）的VHDL實現(xiàn)及仿真 19
4.8數(shù)控分頻模塊（speaker）的VHDL實現(xiàn)及仿真 21
4.9 LED燈及數(shù)碼管顯示模塊 23
第五章 硬件設(shè)計 25
5.1FPGA芯片簡介 25
5.2按鍵功能選擇模塊 26
5.3歌曲選擇模塊 26
5.4 顯示模塊 27
5.5 琴鍵模塊及其功能 29
5.6功放驅(qū)動模塊功能 29
5.7 系統(tǒng)原理圖 31
5.8 硬件實物圖 32
第六章 軟硬件的系統(tǒng)測試 33
PCB版圖 34
總 結(jié) 35
參考文獻(xiàn) 36
致 謝 36
附錄 各模塊的VHDL描述 38
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