基于fpga的乐曲演奏电路设计

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1、基于FPGA的乐曲演奏电路设计摘要设计丫一种基于FPGA的电子琴，该电子琴由用VHDL硬件描述语言设计的核心部件和适当的外围电路构成，可从琴键上进行演奏也可自动进行乐曲演奏。基于FPGA（现场可编程门阵列）芯片，利用VHDL语言，介绍了一种通用乐曲演奏电路的设计，可实现多个八度音阶的乐曲演奏，与简谱的对应关系简单，编程方便，占用资源少,通用性好，可作为TPcore模块引用，构成复杂的SOPC系统.关键词：电子琴；现场可编程门阵列（FPGA）;智力产权核（IPcore）；超高速集成电路硬件描述语言（VHDL）;乐曲AbstractAnelectro

2、nicpianoisdesignedbasedonFPGA，whichconsistsofcoreparisthatdesignedbyusingVHDLhardwaredescriptionlanguages，aswellassomeperipherycircuits.Themusicalperformancecanbedonenotonlybykeysbutalsowithautomatictypeintheelectronicpiano.BasedonFPGA，byVHDLlanguage，thispaperintroducesaunive

3、rsalmusiccircuitdesign，itcanplayhigh，middleandlowmultipletonality，simplecorrespondingrelationwithsimplemusicalnotation，whichprogramseasilyusinglittleresource.ItcanbeuseduniversallyforIPcoreinmakingcomplicatedSOPCsystem.Keywords:electronicpiano；FieldProgrammableGateArray(FPGA)

4、:IntelligencePropertycore(IPcore)；Very-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage(VHDL)；music目录1.简易电子琴与音乐发生器设计的介绍41.1简易电子琴设计介绍41.2音乐发生器设计介绍42.FPGA功能与使用简介62.1FPGA简介62.1.1FPGA的产生62.1.2FPGA的基木结构72.1.3MAX+PLUSTT72.2硬件描述语言VHDL102.2.1VHDL语言的优点102.2.2利用VHDL语言设计数字系统的特点112

5、.2.3VHDL语言的基木结构132.2.4VHDL的设计流程151.简易电子琴设计及程序163.1简易电子琴设计总体框阁163.2模块设计161.2.1模块QIN设计163.2.2模块FANA设计172.音乐发生器设计及程序204.1使用的乐谱204.2音乐发生器设计及程序204.2.1音乐发生器总框图204.2.2可变分频器设计204.2.3到计时模块设计315.健345.1觀345.2仿真验证与实现345.2.1电子琴电路的仿真355.2.2音乐发生器仿真356.妍仑377.翻寸388.参考文献391.简易电子琴与音乐发生器设计的介绍1.1

6、简易电子琴设计介绍电子琴因其操作简单，且能模拟各种传统乐器的音色，而深受消费者喜爱。基于可编程逻辑器件FPGA(FieldProgrammableLogicalDevice)芯片，利用VHDL硬件描述语言设计系统核心部件，再配以适当的外围电路，可从琴键上进行演奏也可自动进行乐曲演奏，可模拟传统乐器笛、风琴、小号、单簧、双簧等音色。1.2音乐发生器设计介绍音乐发生器广泛用于自动答录装置、手机铃声、集团电话及智能仪器仪表设备.实现方法有以下几种：①购买专用音乐电路片，特点是价格便宜，多用于玩具.无法更改乐曲,也无法编程；②录咅重放电路，如TSD系列录

7、放电路.可通过麦克风人工录咅，分段放音，成本稍高；③利用微处理器来实现乐曲演奏，需要占用微处理器的资源较多（要占用D/A和定时器等），大多数情况无法采用这种方法；④以纯硬件完成乐曲演奏，随着FPGA集成度的提高，价格下降，EDA设计工具更新换代，功能日益强大，操作方便实用，以及IPcore概念H益普及与流行，使这种方案的应用领域越来越多.它的突出优点是:第一，仅占用FPGA中很少的资源，因此成本低，其至不增加成本.这是因为某个产品选定某型号FPGA芯片，只用了其屮一部分资源，还有相当一部分资源闲置没用；第二，更改乐曲非常方便；第三，可作为IPco

8、re实现设计重用。乐曲演奏电路的实现，其工作原理是这样的：我们知道，组成乐曲的每个音符的发音频率值及其持续的时间是乐曲能连续演奏所需的两