采用VHDL语言的电子琴设计.doc

简介：
本文档探讨了利用VHDL编程语言进行电子琴的设计与实现过程，详细介绍了硬件描述语言在音乐设备开发中的应用。 基于VHDL语言的简易电子琴设计 摘 要：本段落介绍了一种采用EDA技术设计的八音符简易电子琴系统。该系统的实现原理类似于计算机中的时钟分频器，通过自顶向下的设计理念来完成，并能根据按键输入控制音响输出。整个系统由乐曲自动演奏模块、音调发生模块和数控分频模块三个部分构成。利用硬件描述语言VHDL进行设计，经过编程、仿真及整合等步骤实现最终的电子琴功能。 关键词：简易电子琴；EDA技术；VHDL；音调生成 1. 引言 在信息时代背景下，各种电子产品不断出现和发展。作为计算机专业学生来说，了解这些产品的构成和设计理念非常重要。本设计主要介绍的是利用超高速硬件描述语言VHDL开发的一个具有多种功能的简易电子琴系统，其理论依据是基于时钟分频器原理。 1.1 设计目的 本次课程设计的主要目的在于，在掌握计算机组成原理的基础上进一步理解EDA技术，并且掌握使用VHDL进行电路设计的方法和思想。通过将所学的知识与实际应用相结合来加深对相关知识的理解并提高解决电子系统问题的能力，特别是利用时钟分频器及定时器等概念。 1.2 设计内容 基于MAX+PLUS平台，本课程设计采用VHDL语言开发了简易电子琴的各个模块，并通过EDA工具对其进行仿真验证。整个项目包含三个主要部分：乐曲自动演奏模块、音调发生模块和数控分频模块。最后将各独立功能整合在一起形成完整的系统。 2. EDA技术和VHDL简介 2.1 EDA技术 EDA（电子设计自动化）是指利用计算机软件完成电子产品从电路设计到IC版图或PCB板图的全过程自动处理的技术手段，其应用范围广泛覆盖机械、航空航天等多个领域。在本项目中主要关注于使用EDA工具进行电子电路的设计和仿真。 2.2 硬件描述语言——VHDL VHDL是一种用于数字逻辑系统设计的语言，全称是Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language（超高速集成电路硬件描述语言）。它起源于美国政府在1980年代启动的计划。这种编程语言主要用于定义电子系统的结构、行为和接口，并且其语法风格类似高级程序设计语言。 2.2.1 VHDL简介 VHDL是一种强大的硬件描述语言，适用于大规模数字系统的设计与仿真。它的主要优势在于能够避开具体的器件细节，在逻辑层面上进行描述和实现复杂电路的功能需求。 2.2.2 VHDL特点 （1）VHDL具有很强的行为描述能力，这使得它成为设计大规模电子系统的最佳选择。 （2）该语言支持大范围的设计分解以及已有模块的重复利用功能。这对于多人协作开发大型项目而言至关重要。