EDA电子琴课程设计.

1、EDA课程设计基于VHDL文本输入法的乐曲演奏电路的设计 摘要本课程设计主要采用EDA技术设计一个简易的八音符电子琴，它可通过按 键输入来控制音响从而演奏出已存入的乐曲。在课程设计中，系统开发平台为Windows XP ,程序设计采用VHDL语言，程序运行平台为 MAX+plus n。然后 编写程序实现电子琴的各项功能，使不同的音阶对应不同频率的正弦波，按下不 同的键时发出对应频率的声音。程序通过调试运行，时序仿真，电路功能验证， 顺利地实现了设计目标。关键词 电子琴；EDA; VHDL ;音阶；频率Abstract The main use of this curriculum desig

2、n EDA tech no logy to desig n a sim pie eight -note orga n, it can be key to con trol the audio input so as to have bee n depo sited in a concert of music. In the course desig n, system devel opment p latform for Win dows 2000, the procedures VHDL design Ianguage, platform for running MAX + plus n .

3、 And the n p rogram to achieve the various functions of the orga n, so that differe nt scale corres ponds to a differe nt freque ncy sine wave, p ress differe nt keys whe n the voice of the corres ponding freque ncy. Running through the debuggi ng p rocess, tim ing simulati on, functional verificati

4、 on circuit, successfully achieved the goal of the desig n. Key Words Electric piano; EDA; VHDL; scale; freque ncy1引言随着信息科学的进步，现代电子产品的性能越来越高，复杂度越来越大，更新步 伐也越来越快，电子技术的发展进入了划时代的阶段。其中电子技术的核心便是 电子设计自动化 EDA (Electronic Design Automatic)技术。EDA是指以计算机为 工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果而开发出 的电子CAD通用软件包，它根据硬件描述语

5、言 HDL完成的设计文件，自动完成 逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局布线及仿真，直至完成对于特定目标 芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。本课程设计就是采用EDA技术描述语言VHDL编程实现简易电子琴的各项功能，是EDA技术应用于实际的一个很好的例子。1.1课程设计目的本课程设计主要是基于 VHDL文本输入法设计乐曲演奏电路，该系统基于计算机 中时钟分频器的原理，采用自顶向下的设计方法来实现，通过按键输入来控制音 响或者自动演奏已存入的歌曲。系统由乐曲自动演奏模块、音调发生模块和数控 分频模块三个部分组成。系统实现是用硬件描述语言VHDL按模块化方式进行设计，然后进行编程、时序仿真

6、、电路功能验证，奏出美妙的乐曲。该设计最重要的一点就是通过按键控制不同的音调发生，每一个音调对应不同的频率，从而输 出对应频率的声音。设计一个简易的八音符电子琴，它可通过按键输入来控制音响。 系统演奏时可以选择是手动演奏（由键盘输入）还是自动演奏已存入的乐1.2课程设计内容（1）（2）曲。能够自动演奏多首乐曲，且乐曲可重复演奏。（3）1.3课程设计原理本课程设计目的在于灵活运用 EDA技术编程实现一个简易电子琴的乐曲演奏， 它要求在实验箱上构造一个电子琴电路，不同的音阶对应不同频率的正弦波。按 下每个代表不同音阶的按键时，能够发出对应频率的声音。故系统可分为乐曲自 动演奏模块（AUTO ）、音

7、调发生模块（TONE）和数控分频模块（FENPIN）三部 分。系统的整体组装设计原理图如图 1-1所示。图1-1系统的整体组装设计原理图由于设计分模块组成，每个单独的模块都是一个完整的源程序，分别实现不同性 质的功能，但是每个模块又是紧密关联的，前一个模块的输出很可能是后一模块 的输入。女口 AUTO模块的音符信号输出就是TONE模块的音符信号输入。另外， 时钟脉冲信号在本课程设计中用的最多，用处也最大，一般情况下时钟信号处上 升沿有效，判断和控制各个计数器计数多少。2 EDA、VHDL 简介EDA技术是以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理 及智能化技术的最新成果，进行

8、电子产品的自动设计。EDA可提供文本输入以及HDL ）之一。图形编辑的方法将设计者的意图用程序或者图形方式表达出来，而我们经常用到 的VHDL语言便是用于编写源程序所需的最常见的硬件描述语言（2.1 EDA技术EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）缩写，是90年代初从 CAD、CAM、CAT和CAE的概念发展而来的。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，发展到今天，应用范围已涉及模拟、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。

9、现在对EDA的概念或范畴用得很宽，包括在机械、电子、通信、航空航天、化 工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA主要辅助进行三个方面的设计工作：IC设计、电子电路设计和PCB设计。2.2 VHDL 语言常用硬件描述语言有 VHDL、Verilog和ABEL语言，而VHDL主要用于描述数 字系统的结构、行为、功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的结构特点是将设计实体的内部功能和算法完成部分。相对于其他硬件语言，VHDL有许多优点。比如VHDL的行为描述能力更强，而 且具有丰富的仿真语句和库函数，随时可对系统进行仿真模拟，使设计者对整个 工程的结构和功能

10、可行性做出判断；另外，由于具有类属描述语句和子程序调用 等功能，对于完成的设计，在不改变源程序的条件下，只需改变类属参量和函 数，就能轻易地改变设计的规模和结构。3简易电子琴的设计过程根据系统设计要求，系统该系统基于计算机中时钟分频器的原理，设计采用自顶 向下的设计方法，通过按键输入来控制音响或者自动演奏已存入的歌曲。它由乐 曲自动演奏模块、音调发生模块和数控分频模块三部分组成。3.1乐曲自动演奏模块乐曲自动演奏模块的作用是产生8位发生控制输入信号。当进行自动演奏时，由存储在此模块的8位二进制数作为发声控制输入，从而自动演奏乐曲。该模块的VHDL源程序主要由3个工作进程组成，分别为 PULSE

11、0，MUSIC和 C0M1。PULSE0的作用是根据键盘输入(自动演奏)的值(0或1)来判断计数 器COUNT以及脉冲CLK2的输出值。部分源程序如下：P ULSE0:P ROCESS(CLK,AUTO)-工作进程开始VARIABLE COUNT:INTEGER RANGE 0 TO 8;- 定义计数器变量，值从 0 至U 8 IF AUTO='1'THEN -键盘输入为1COUNT:=0;CLK2<='0'-计数器值指 0,时钟信号为 0 ELSIF(CLK'EVENT AND CLK='1')THEN -时钟输入信号为1 COU

12、NT:=COUNT+1;-计数器力卩1当确定了时钟信号输出的值后，在第二个 PROCESS中就可以由它控制8位发声 控制输入信号了。即CLK2的值为0时，COUNT0为1。最后的COM1便是由前 两个PROCESS所确定的COUNT0、AUTO和键盘输入信号值INDEX2将8位的 二进制数转化为音符信号的输出，达到自动演奏的目的。部分源程序如下：IF AUTO='0'THENCASE COUNT0 ISWHEN 0=>INDEX0<="00000100" -3WHEN 4=>INDEX0<="00010000" -

13、5该模块最主要的用途就是将输入二进制数转化为发声控制输入，是产生音符的重 要步骤，AUTO模块的源程序符号编辑图如图 3-1。3.2音调发生模块音调发生模块的作用是产生音阶的分频预置值。当8位发声控制输入信号中的某一位为高电平时，则对应某一音阶的数值将输出，该数值即为该音阶的分频预置 值，分频预置值控制数控分频模块进行分频，由此得到每个音阶对应的频率。该模块的唯一输入信号INDEX对应就是自动模块中最后的输出INDEX0 ,音符 显示信号CODE，高低音显示信号HIGH和音符分频系数都是根据音符输入确定 的。比如我们自定义INDEX第8位为高电平时，它的分频系数则为 773Hz,音 符显示信号

14、为1001111即是773的二进制表示，此时高低音显示1表示高音。部 分源程序如下：CASE INDEX ISWHEN"00000010"=>TONE0v=912;CODEv="0010010"HIGHv='1'-音符第7位为1,分频数912Hz，音符显示为0010010,属高音WHEN"01000000"=>TONE0<=1372;CODE<="0001111"HIGH<='0'WHEN OTHERS =>TONE0<=2047;CODE&

15、lt;="0000001"HIGH<='0'显然，该模块最主要的作用就是给音符输入预设频率值，因为，电子琴最终实现 乐曲演奏就是输出不同频率的正弦波，此模块就是将二进制发声信号转化为对应 的频率。3.3数控分频模块数控分频模块是对时基脉冲进行分频，得到与0、1、2、3、4、5、6 7八个音符相对应的频率。FENPIN模块的源程序符号编辑图如图3-3。该模块主要由4个工作进程组成。首先，根据系统时钟信号的输入得到时基脉冲 以及计数器的值，而时钟信号在 AUTO模块中便已给出，两者之间的设置关系类似于AUTO模块中第一个工作进程的设置。第二个 PROCES

16、S是此模块的核心， 即由时基脉冲值转化为音符的频率。部分源程序如下：VARIABLE COUNT11:INTEGER RANGE 0 TO 2047;-定义频率计数器，从0到2047HzIF(P RECLK'EVENT AND P RECLK='1')THEN -时基脉冲为 1 时IF COUNT11<TONE1 THEN -频率计数器小于音符分频系数 COUNT11:=COUNT11+1;FULLSPKSv='1'-计数力卩 1,扬声器音频为 1 ELSE COUNT11:=0;FULLS PKSv='0'最后一个PROCESS则

17、是用来设置扬声器输出信号的，扬声器信号由 0和1控 制，当且仅当前一个 PROCESS中的FULLSPKS输出为1时，扬声器才有输出， 再根据计数器取值来确定输出是1还是0。部分源程序如下：IF(FULLS PKS'EVENT AND FULLS PKS='1')THEN -扬声器音频信号为 1 COUNT2:=NOT COUNT2;IF COUNT2='1'THENSP KS<='1'-扬声器输出为1ELSE SP K<= 0'3.4顶层设计该DIANZIQIN模块是整个电子琴设计的核心，也是 VHDL程序的主程序，

18、前面 3个源程序都是作为子程序分别实现电子琴的某一功能，而DIANZIQIN模块则通过调用子程序最终实现乐曲演奏的目的，奏出美妙的乐曲。利用VHDL语言COMPONENT将三个模块组合起来，其中 3个模块和DIANZIQIN模块的输入输 出是对应的，比女口 AUTO对应HANDTOAUTO,TONE0 对应TONE2，SPKS 对应SPKOUT等，该模块的符号编辑图如图3-4。US-I-MJ .B.图3-4 DIANZIQIN模块的符号编辑图该图描述的是DIANZIQIN模块输入输出的变量表示，整个系统的整体组装设计 原理图就是这4幅编辑图按输入输出关系顺序连接而成的。4系统仿真系统仿真是在实

19、际系统上进行实验研究比较困难时适用的必不可少的工具，它是 指通过系统模型实验去研究一个已经存在或正在设计的系统的过程，通俗地讲， 就是进行模型实验。因而，系统仿真的结果决定整个课程设计任务完成的到位程 度。4.1时序仿真编译完成后，可以对所进行的设计进行仿真，下面简单介绍一下仿真的步骤。(1) 打开波形编辑器，在Node菜单中选择Enter Nodes from SNF项，列出所有 的信号，选择所需要的信号，然后画出输入信号的波形，最后将该文件以.scf的 扩展名存盘。(2) 在MAS+plus n菜单中打开仿真器窗口，单击 Start按钮，当仿真器结束工 作时，单击Open SCF按钮，就可

20、以看到仿真的结果。本课程设计的仿真平台是 MAX+plus n ,通过对VHDL源程序进行编译检错，然后 创建波形文件(后缀名为.scf),加入输入输出变量，选择适用的芯片(EP1K30QC208-2)以及设定仿真结束时间(100us),设置好输入初值进行仿 真，得到仿真波形图。由于电子琴 4个模块都是独立的程序，可分别对各个程序 仿真，验证输入输出的正确性，但在最终能演奏出乐曲的则是顶层设计模块。(1) 乐曲自动演奏模块的仿真如图4-1所示。-1ttl 希曲 4b鮭 gMUn14hIJm*h心Pkliti g丄 SlZliFLJ LJ i 1 1 1 1 1 LJ LJ 1 1 I 1&qu

21、ot;"L治忙ua1rjWHh rHEi I«V匚1C曲IMffl1 :t-M-j詡NT吋»J*Ir-J-1-JL . *”1rr声 Wnv-IH Q11;r1r TrIlli1图4-1乐曲自动演奏模块的仿真图该图输入系统时钟信号CLK初值设为0,自动演奏AUTO设为1,键盘输入信号 INDEX2为00, INDEX0为音符信号输出，是8位的二进制代码它根据 COUNT0 的值改变而改变。（2）音调发生模块的仿真如图4-2所示。图4-2音调发生模块的仿真图该图输入音符信号INDEX初值为00,输出是音符显示信号CODE为01,高低音 显示信号为0,音符的分频系数为

22、11111111即2047Hz。7RrOMG" TOjr *、如Ehl"IN匪（3）数控分频模块的仿真如图4-3所示。Oi 二 i-社L1 Ii r 匸TI亍FrSrnf 附 3即I- 亦图4-3数控分频模块的仿真图该图输入系统时钟信号CLK1初值为0 （各输出值都是在时钟信号的下降沿有效），音符分频系数TONE1为00100000即1290Hz,驱动扬声器的音频信号SPKS 输出为1。（4）简易电子琴整个系统的仿真如图4-4所示。B-MWVOKmT丁1V HKW*1dH|Kr>l-1 Et «g Lnwr 辽-1 M - mwcoiFfm-1 Kr和irt

23、皿AlHigiMl IJI Lviceuii-1 T fl- (5n lii I iT"*m T H _L * JC *_L * _L n « * 皿二_ H 丄*丫W申1屮图4-3简易电子琴整个系统的仿真图该图输入系统时钟信号 CLK32MHZ初值为0,自动演奏信号HANDTOAUTO初 值为0,键盘输入信号INDEX1为00000000;输出音符信号CODE1则为 0110000,高低音节信号HIGH1变为1,即高音，音频信号SPKOUT即输出0, 输出为1时CODE1变为0110100,这时出现10ns的延时。在仿真时由于系统各 方面原因影响，出现延时属于正常现象。4

24、.2电路功能验证如果说前面的过程都是理论上进行软件设计制作，那么电路验证则是硬件产生实 际结果的必要步骤，它是软件编程导入硬件系统得到最终设计目标的一个过程。此课程设计中主要用到的硬件设施有 EP1K30QC208-2芯片、一个12MHz的频率 元件、扬声器、键盘或脉冲开关、发光二极管等，硬件和软件系统相连接的枢纽 就是芯片引脚和VHDL主程序中所有输入输出之间对应的关系，它们满足：CLKH7 弓I脚、HANDTOAUTO45、INDEX1046、INDEX仆47、INDEX1M53、INDEXH54、INDEX14 55、INDEX® 56、 INDEXH57、HIGH1- 19、

25、SPKOU68 引脚。在选择好芯片以及设置引脚值后，下载源程序（后缀名.sof）到此芯片上，确认Max+Plus n菜单中选FLEX器件中。再次3, 5音即报警。编程器硬件是否已安装好。按如下步骤打开编程器窗口：在 择P rogrammer项，点击Con figure项将配置数据下载到一个 对源程序进行编译导入程序然后运行，扬声器发出初设的音符 手按键盘或拨脉冲开关改变输入信号则扬声器发出对应的频率的声音，键盘（开 关）是与芯片引脚对应相连的。4.3问题分析在整个课程设计中，不可避免遇到很多难于解决的问题，一来是对EDA技术的不太了解，初涉VHDL语言以致很多语法和语言基本结构、算法生疏，运用

26、不灵 活，在编写源程序上遇到很大难题，而且在编译运行程序时对出错的语句理解不到位，难 于下手修改错误语句，这使得在设计程序时遇到很大的阻碍，此外， VHDL语言 的数据类型很容易造成混淆，比如 IN STD_LOGIC_VECTOR（7 DOWNTO 0）语 句，它有时既可以认为是从 7下降到0,也可认为是从0上升到7,当输入有多 位时，这就容易造成在读懂仿真波形图时读位数倒置，使仿真现象与理论结果相 出入。在完成电路验证这一步时，对频率的选择也是一大难点，有的设计项目对频率的 要求很高，需要大频率元件才能满足设计需求，若频率元件选择不恰当，将严重 影响设计结果甚至没有结果输出。对于设计电子琴

27、时，由于要求输出不同频率的 声音，频率变化范围大，故需要一个 12MHz的元件，对于小于这一值的频率不 足以满足电路需求，仿真时只有一堆杂音输出。在对于设计时遇到的不同问题时，首先应该理解问题关键所在，因为用语言编写 程序需要仔细认真的态度，一点点错误漏洞将导致整个源程序无法编译运行，阻 碍下一步工作完成进度。5结束语通过这次VHDL课程设计，不仅增强了我们的实践动手能力，也让我们对课堂上 所学到的理论知识的理解加深了许多，这给我们提供了一个在学习生活中很难得 的理论联系实际的机会。能够借此机会了解到部分EDA技术的知识和学习运用其中一种硬件描述语言VHDL编程实现各种常用器件的功能，这是在哪

28、堂讲课上 都得不到的一笔财富。另一方面我们也发现了在平时学习过程中难于发现的许多缺点跟不足。比如实践 机会过少，所学的理论知识不能灵活运用，在遇到实际的问题时无法正确处理； 再者在课堂上获得的专业知识过于浅显，很多的有关基本操作原理、操作方法都 理解不了；课外知识了解的也过少，导致在课程设计初期，面对完全陌生的设计 课题无从下手，不知所措。这就提醒我们在平时的学习生活中不能一味埋头于面 前的课本知识，毕竟当今社会竞争越发激烈，而学校能教授的东西有限，要想在 人才市场中脱颖而出就只能靠我们自己。当然，在学习之余我们更应该积极参加 各种有关专业知识的实践活动和比赛，巩固所学理论，多注意培养初步的实

29、际工 作能力和专业技术能力，这样在以后的工作岗位上不会显得那么仓促与生疏。 参考文献1 辛春艳.VHDL硬件描述语言.北京：国防工业出版社，20022 甘历.VHDL应用与开发实践.北京：科学出版社，20033 VHDL Language Referenee Guide，Aide Inc . Henderson NV USA， 19994 齐洪喜，陆颖.VHDL电路设计实用教程.北京：清华大学出版社，2004 潘松，黄继业.EDA技术实用教程.北京：科学出版社，2002附录1:乐曲自动演奏源程序清单-程序名称：AUTO.VHD-程序功能：采用VHDL语言编程产生8位发声控制输入信号。LIBRA

30、RY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY AUTO ISPORT(CLK: IN STD_LOGIC;-系统时钟信号 AUTO: IN STD_LOGIC;-键盘输入 / 自动演奏CLK2: BUFFER STD_LOGIC;-时钟输出INDEX2: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);-键盘输入信号 INDEXO:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);-音符信号输出 END

31、 AUTO; ARCHITECTURE BEHAVIORAL OF AUTO ISSIGNAL COUNT0:INTEGER RANGE 0 TO 31;-定义信号计数器，有 32个信号元 素 BEGINPULSE0:PROCESS(CLK,AUTO) -PULSE0 工作进程开始 VARIABLECOUNT:INTEGER RANGE 0 TO 8;-定义变量计数器，从 0 至U 8 BEGINIF AUTO='1'THEN -键盘输入为 1COUNT:=0;CLK2<='0'-计数器值为 0,时钟信号 2 幅值为 0 ELSIF(CLK'EVE

32、NT AND CLK='1')THEN -输入的时钟信号为其他值 COUNT:=COUNT+1;-计数器力卩 1即为1IF COUNT=4 THENCLK2<='1'ELSIF COUNT=8 THENCLK2<='0'COUNT:=0;END IF;END IF;END P ROCESS;MUSIC:PROCESS(CLK2) -MUSIC 工作进程开始BEGINIF(CLK2'EVENT AND CLK2='1')THEN - 时钟信号 2 为 1IF(COUNT0=31)THEN -计数器值为 31COU

33、NT0<=0;-计数器清 0ELSECOUNT0<=COUNT0+1;END IF;END IF;END P ROCESS;COM1: PROCESS(COUNT0,AUTO,INDEX2)BEGINIF AUTO='0'THEN -键盘输入为 0CASE COUNT0 IS -由计数器从0到31的取值判断音符信号的8位二进制数WHEN 0=>INDEX0v="00000100" -3WHEN 1=>INDEX0<="00000100" -3WHEN 2=>INDEX0<="000001

34、00" -3WHEN 3=>INDEX0<="00000100" -3WHEN 4=>INDEX0<="00010000" -5WHEN 5=>INDEX0<="00010000" -5WHEN 6=>INDEX0<="00010000" -5WHEN 7=>INDEX0<="00100000" -6WHEN 8=>INDEX0<="10000000" -8WHEN 9=>INDEX0&l

35、t;="10000000" -8WHEN 10=>INDEX0<="10000000" -8WHEN 11=>INDEX0<="00000100" -3WHEN 12=>INDEX0<="00000010" -2WHEN 13=>INDEX0<="00000010" -2WHEN 14=>INDEX0<="00000001" -1WHEN 15=>INDEX0<="00000001"

36、-1WHEN 16=>INDEX0<="00010000" -5WHEN 17=>INDEX0<="00010000" -5WHEN 18=>INDEX0<="00001000" -4WHEN 19=>INDEX0<="00001000" -4WHEN 20=>INDEX0<="00001000" -4WHEN 21=>INDEX0<="00000100" -3WHEN 22=>INDEX0<

37、="00000010" -2WHEN 23=>INDEX0<="00000010" -2WHEN 24=>INDEX0<="00010000" -5WHEN 25=>INDEX0<="00010000" -5WHEN 26=>INDEX0<="00001000" -4WHEN 27=>INDEX0<="00001000" -4WHEN 28=>INDEX0<="00000100" -3

38、WHEN 29=>INDEX0<="00000100" -3WHEN 30=>INDEX0<="00000010" -2WHEN 31=>INDEX0<="00000010" -2WHEN OTHERS=>NULL;END CASE;ELSE INDEX0v=INDEX2;-将音符信号0的值赋给音符信号 2 END IF;END P ROCESS;END BEHAVIORAL;附录2:音调发生源程序清单-程序名称：TONE.VHD-程序功能：采用VHDL语言编程产生音阶的分频预置值。LIBRA

39、RY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD LOGIC ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY TONE ISPORT(INDEX: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);-音符输入信号 CODE: OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);-音符显示信号 HIGH: OUT STD_LOGIC;-高低音显示信号 TONE0:OUT INTEGER RANGE 0 TO 2047);-音 符的分频系数END TONE;ARCHITEC

40、TURE ART OF TONE ISBEGINSEARCH:P ROCESS(INDEX)BEGINCASE INDEX ISWHEN"00000001"=>TONE0<=773;CODE<="1001111"HIGH<='1'-分频系数773Hz,音符显示1001111，显示低音WHEN"00000010"=>TONE0<=912;CODE<="0010010"HIGH<='1' WHEN"00000100"=&

41、gt;TONE0<=1036;CODE<="0000110"HIGH<='1' WHEN"00001000"=>TONE0<=1116;CODE<="1001100"HIGH<='1'WHEN"00010000"=>TONE0<=1197;CODE<="0100100"HIGH<='1'WHEN"00100000"=>TONE0<=1290;CODE&

42、lt;="0100000"HIGH<='0'WHEN"01000000"=>TONE0<=1372;CODE<="0001111"HIGH<='0'WHEN"10000000"=>TONE0<=1410;CODE<="0000000"HIGH<='0'WHEN OTHERS =>TONE0<=2047;CODE<="0000001"HIGH<='

43、;0'END CASE;END P ROCESS;END ART;附录3:数控分频源程序清单-程序名称：FENPI N.VHD-程序功能：采用VHDL语言编程对时基脉冲进行分频，得到 8个音符相对应的 频率。LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD LOGIC ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY FENPIN ISP ORT(CLK1: IN STD_LOGIC;TONE1: IN INTEGER RANGE 0 TO 2047;-系统时钟信号SPKS: OU

44、T STD_LOGIC);-音符分频系数END ENTITY FENPIN;-驱动扬声器的音频信号ARCHITECTURE ART OF FENPIN ISSIGNAL PRECLK:STD_LOGIC;-定义时基脉冲信号SIGNAL FULLS PKS:STD_LOGIC;BEGINP ROCESS(CLK1)VARIABLE COUNT:INTEGER RANGE 0 TO 8;-定义变量计数器，从 0至U 8 BEGINIF(CLK1'EVENT AND CLK1='1')THEN - 据时钟信号为COUNT:=COUNT+1;-判断计数器取值为1IF COUNT

45、=2 THENP RECLK<='1'ELSIF COUNT=4 THEN -若计数器计 4END IF;PRECLK<='0'COUNT:=0;-时基脉冲为0,计数器清零END IF;END P ROCESS;P ROCESS( PRECLK,TONE1)定义变量频率计数器11,VARIABLE COUNT11:INTEGER RANGE 0 TO 2047;-从 0 到 2047HzBEGIN脉冲上升沿触发IFIF(P RECLK'EVENT AND P RECLK='1')THEN -P RECLKCOUNT11<TONE1 THEN -若计数器11值小于音符信号1COUNT11:=COUNT11+1;FULLSPKSv='1'-计数器力卩 1,音频信号为 1 ELSE COUNT11:=0;FULLS PKSv='O'END IF;END IF;END P ROCESS;PROCESS(FULLS PKS)-音频信号输出进程开始VARIABLE COUNT2:STD_LOGIC:='0'-定义变量计数器 2,初值为 0 BEGIN IF(FULLSPKS