第1页共30页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共30页具有自动乐曲演奏功能的电子琴设计先给出设计结果视频链接:具有自动乐曲演奏功能的电子琴-视频实录本文为本人于2012年下学期做的EDA数字系统设计，文章详细介绍了“具有自动乐曲演奏功能的电子琴”的FPGA设计原理与方法，使用了ROM存储音符和节拍，矩阵键盘控制整个系统。一、选题目的电子设计自动化，简称EDA（ElectronicDesignAutomation），发展迅速，应用范围日益扩大。它以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至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。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。本文应用VHDL硬件描述语言，以Quartus8.0Ⅱ为开发工具设计了一个具有自动演奏乐曲功能的电子琴系统，它能将预先存储在ROM中的多首乐曲自动播放出来，并同时显示音符，此外，还具有电子琴弹奏的功能。选题新颖、实用，趣味性、综合性较强。二、设计目标1.采用44矩阵键盘作为：电子琴按键，高、中、低音选择键，自动播放和电子琴弹奏功能选择键，乐曲选择键。2.使用ROM存储乐曲，达到只要在其中存储乐曲音符节拍的信息即可自动播放的目的，对乐曲的编码要简单易用。3.可自动播放《世上只有妈妈好》、《长亭送别》、《十年》三首歌曲，带选歌和自动循环播放的功能。4.实时显示正在播放的音符。5.设计要具有模块化，层次化的特点。6.波形仿真时采用时序仿真，以更加贴近实际，使系统的实际效果达到最佳。三、实现方案1.原理框图具有自动乐曲演奏功能的电子琴系统的原理结构框图如下：图1硬件系统结构框图第2页共30页第1页共30页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共30页图2软件系统结构框图图3乐曲自动播放模块结构框图图4乐曲弹奏模块结构框图2.设计流程图具有自动乐曲演奏功能的电子琴系统的VHDL程序设计流程图如下图5：第3页共30页第2页共30页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共30页图5程序设计流程图四、设计过程1.音乐基础知识简谱应该说是一种比较简单易学的音乐记谱法。它的最大好处是仅用7个阿拉伯数字----1234567，就能将万千变化的音乐曲子记录并表示出来，并能使人很快记住而终身不忘；同时涉及其他的音乐元素也基本可以正确显示。简谱虽然不是出现在中国，但是好像只有在中国得到非常广泛的传播。乐音的特性：它由四个方面组成：音高、音值、音量、音色。音高：由物体在一定的时间内震动的次数决定，震动次数多，因则高，反之，则低。音值：即音的长短，是由音的延续时间的不同而决定的，音的延续时间长，音则长，反之，则短。音量：即音的强与弱，由震幅的大小决定，震幅大，音则强，反之，则弱。音色：有发音体的性质决定，发音体的形状及泛音的多少决定音色的不同，例如，小提琴、钢琴等各种乐器的音色都是不同的，在合奏时，人们可清楚地辨认。乐音体系：在音乐使用中有固定音高的音的总和叫乐音体系。音级：乐音体系中的各音叫音级，音级有基本音级与变化音级两种。第4页共30页第3页共30页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共30页基本音级：在音乐中经常使用的七个具有独立名称的音叫基本音级。基本音级的名称用字母或唱名两种方式来标记。音名：用C、D、E、F、G、A、B来标记基本音级的叫音名，它表示一定的音高，简谱中用1,2,3,4,5,6,7来标记。唱名：用do、re、mi、fa、sol、la、si作为音级名称的叫唱名。音符：用以记录音的长短高低的符号叫音符（以符头在谱表上的位置来表示音的高低，以形状表示音的长短，音符有符头、符干、符尾三部分或其中某些部分组成，而在简谱中以1234567或其上下加点来表示不同音高，以短下划线(_)或横(—)来表示音的长短）。下面重点介绍组成音乐的两个最基本的要素：每个音符发音的频率及其持续的时间。1.1音符和频率的关系乐曲的十二平均律规定：每2个八度音（如简...
