使用FPGA實現(xiàn)電子琴設(shè)計的論文

　　介紹了基于FPGA 的電子琴的工作原理和設(shè)計過程。用Altera 公司的EP2C8Q208C8N 芯片為核心器件，通過運用硬件編程語言VHDL 描述，在Quartus II 平臺上，實現(xiàn)了電子琴的手動彈奏和自動演奏功能。本系統(tǒng)主要由音頻發(fā)生模塊，鍵盤控制模塊和存儲器模塊組成。選擇手動彈奏模式按鍵時，按下音符鍵后就會選通相應(yīng)的頻率輸出；選擇自動演奏模式按鍵時，儲存器會將編寫好的音樂信息依次取出，去選通各個對應(yīng)的頻率輸出，實現(xiàn)自動演奏。音頻發(fā)生器由分頻器來實現(xiàn)，可產(chǎn)生16 個頻率，這些頻率經(jīng)放大后驅(qū)動喇叭，從而發(fā)出聲音。

　　電子琴作為音樂與科技的產(chǎn)物， 在電子化和信息化的時代， 為音樂的大眾化做出了很大的貢獻， 歌曲的制作大多數(shù)都要由電子琴來完成， 然后通過媒介流傳開來， 電視劇和電影的插曲、電視節(jié)目音效、甚至你的手機鈴聲，都很可能包含電子琴的身影。

　　隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展， 由于FPGA/CPLD 具有高速、高可靠性、串并行工作方式等突出優(yōu)點，所以在電子設(shè)計中受到廣泛的應(yīng)用，并且它代表著未來EDA 設(shè)計的方向。FPGA/CPLD 的設(shè)計采用了高級語言， 例如VHDL 語言， AHDL 語言。從而進一步打破了軟硬件之間的界限， 加速了產(chǎn)品的開發(fā)過程， 縮短了設(shè)計周期。所以采用FPGA/CPLD 取代傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)集成電路、接口電路已經(jīng)成為電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

　　EDA （電子設(shè)計自動化） 代表了當(dāng)今電子設(shè)計技術(shù)的最新發(fā)展方向，它的基本特征是：設(shè)計人員按照“自頂向下” 的設(shè)計方法， 對整個系統(tǒng)進行方案設(shè)計和功能劃分， 系統(tǒng)的關(guān)鍵電路用一片或幾片集成電路（ FPGA/CPLD） 實現(xiàn)。

　　電子琴是數(shù)字電路中的一個典型應(yīng)用。在實際的硬件設(shè)計中用到的器件非常多， 連線比較復(fù)雜，同時會產(chǎn)生比較大的延時，從而造成測量誤差較大，可靠性不好。以EDA 工具作為開發(fā)手段，運用VHDL 硬件描述語言將使整個系統(tǒng)大大簡化，提高了電子琴整體的性能和可靠性。

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