EDA课设电子琴设计..docx

武汉理工高校电子线路EDA课程设计课程设计任务书学生姓名：-专业班级：电子科学与技术OW3班指导老师：李成军工作单位:信息工程学院遨目：简易电子琴设计初始条件：QUARTUS软件，微机，EDAW型试骏箱。课题要求：结合所学的学问.利用QUARTUS采纳VHDI.语言设计乐曲演奏电路，可以演奏8个音符：I、2、3、4、5、6、7.Io课题内容：时间支配：1、2011年6月Il日集中，听老师作课设支配与报告格式要求说明。2、2012年6月12日至6月16日，选好课就，学习相关资料，起先课设。3、2012年6月17日至6月19日，进行硬件调试。4、2012年6月20至6月21日，撰写试验报告。5、2012年6月22日.检查硬件，进行答辩，提交设计报告。设计一个简易的八音符电子琴,可以通过按键输入来限制蜂鸣器输出不同音调。指导老师签名：2012年月日系主任（或责任老师）签名：2012年月日武汉理工高校电子线路EDA课程设计书目摘要3Abstract4绪论5I设计简介61.1 课程设计的目的61.2 课程设计的内容62.VHD1.简介72.1 VHD1.的特点72.2 VHD1.特点82.3 VHD1.设计流程83程序过程93.1 设计总体模块93.2 模块原理及程序94波形仿真125总结体会13参考文献14附录源程序15武汉理工高校电子线路EDA课程设计摘要随着基于CP1.D的EDA技术的发展和应用领域的扩大与深化，EDA技术在电子信息、通信、自动限制用计算机等领域的重要性日益突出，作为一个学电子信息专业的学生,我们必需不断地了解更多的新产品信息.这就更加要求我们对EDA有个全面的相识。本程序设计的是简易电子孝的设计。采纳EDA作为开发工具，VHD1.语言为硬件描述语言.QUARTUS作为程序运行平台，所开发的程序通过调试运行、波形仿真验证.初步实现了设计目标.本程序运用的硬件描述语三VHD1.,可以大大降低了硬件数字系统设计的入门级别，让人感觉就是C语言的近亲。通过老拜的指导和自己的学习完成了预想的功能。关键词：电子琴；quartus；EDA；VHD1.iSs武汉理工高校电子线路EDA课程设计AbstractWiththeCXpanSionanddeepeningofCP1.DEDAtechnologydevelopmentandapplications.EDAtechnologyintheelectronicinformation,communication,automaticcontrolcomputersandotherareasofimportancehavebecomeincreasinglyprominent.Asanelectronicinionnationop11>fessionalstudents,wemustcontinuetoIeammoreaboutthenewproductinformation,itisevenmorewehaveacomprehensiveunderstandingofEDA.Theprogramdesignisthedesignofsimplekeyboard.UsingEDAasadevelopmenttool.VIlD1.languageforhardwaredescriptionlanguage.QUARTUSrunasaprogramplaifo11n,thedevelopmentofp11>grandebuggingandrunning,thewaveformsimulation,(heinitialrealizationofthedesigngoals.ThisprogramusesthehardwaredescriptionlanguageVHD1.cangreatlyreducetheentrylevelOfIhehardwaredesignofdigitalsystems,andcloserelativesofpeoplefeelistheClanguage.Through(heguidanceoftheirteachersandtheirownlearning(ocompletethedesiredfunction.Keywords:electronicorgan:thequartus;theEDA:VHD1.language武员理工高校电子线路EDA课程设计绪论EDA是电子设计自动化(EIcCgniCDesignAIltomatiOn)的缩写。EDA技术就是依靠功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDUHardwarcDescription1.anglIagC)为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。EDA技术使设计者的工作仅局限于利用软件的方式来完成对系统便件功能的实现，可以说EDA技术的产生与发展是电子设计技术的一个巨大进步。EDA技术融合了众多电子设计技术和计算机协助技术，使得它在现代电子学方面的应用越来越广泛，也成为电子、电气类高校生必需娴熟驾取的一种设计工具“酸件描述性语言HD1.是EDA技术的重要组成部分.常见HD1.的有VHDI.、HD1.,ABE1.、VcrilogvAHD1.SystcmC,其中VHD1.、VCrik)g在现在的EDA设计中运用的最多.也拥有了几乎全部主流EDA工具的支持，而相对于其他语言VHD1.更加完善。VHD1.是英文全名是VHSIC(VeryHighSpeedIntegratedCircuiOHarciwareDescriptionlanguage.是硬件描述语言的业界标准之一。它作为一个规范语言和建模语言.具有与详细硬件电路无关及设计平台无关的特性,而且还有很强的电路行为描述和建模实力.能从多个层次的数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计的任务，提高了设计效率和牢部性。武汉理工高校电子线路EDA课程设计I设计简介1.1 课程设计的目的巩固和运用所学课程，理论联系实际，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作实力，通过对一个简易的八音符电子琴的设计，进一步加深对计算机原理以及数字电路应用技术方面的了解与相识,进一步熟识数字电路系统设计、制作与调试的方法和步骤。巩固所学课堂学问.理论联系实际.提高分析、解决计算机技术实际问施的独立工作实力。为了进一步了解计算机组成原理与系统结构，深化学习EDA技术，用VHD1.语言去限制将会使我们对本专业学问可以更好地驾驭。1.2 课程设计的内容设计一个简易的八音符电子琴，它可通过按键输入来限制音响。当按下不同按键时，蜂鸣器发出不同频率声响.来实现简易电子琴功能.武汉理工高校电子线路EDA课程设计2.VHD1.简介2.1 VHD1.的特点VHD1.语言功能强大、设计敏捷，VHD1.语言可以用简洁明渤的源代码来描述困难的逻辑限制,它具有多层次的设计描述功能,层层细化.最终可干脆生成电路级描述。VHD1.支持同步电路、异步电路和购机电路的设计.这是其他鹿件描述语言虽不能比拟的。VHD1.还支持多种设计方法，既支持自底向上的设计.又支持自顶向下的设计；既支持模块化设计.又支持层次化设计。由于VHD1.已经成为IEEE标准所规定的哽件描述性语言，目前大多数EDA工具几乎都支持VHD1.因为VHD1.易谈和结构化且易于修改设计所以在硬件电路设计过程中，VHD1.语言得到广泛应用。VHD1.语言独立于器件的设计与工艺无关。因而设计人员用VHD1.进行设计时.不须要考虑选择器件得问题,就可以桀中精力进行设计的优化。当设计描述完成后，可以用多种不同的器件结构来实现其功能.，VHD1.语言易于共享和复用,VHD1.采纳基于库(1.ibrary)的设计方法，可以建立各种可再次利用的模块。这些模块可以预先设计或运用以前设计中的存档模块，将这些模块存放到库中,就可以在以后的设计中进行复用，可以使设计成果在设计人员之间进行沟通和共享，削减硬件电路设计.VHD1.丰富的仿真语句和库函数，使得在任何大系统的设计早期就能查胎设计系统的功能可行性.随时可对设计进行仿真模拟。VHD1.语句的行为描述实力和程序结构确定了它具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能。这个特点很好的符合了市场需求。对于用VHD1.完成的一个确定的设计,可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化，并自动的把VHD1.描述的设计转变成门级网表。总之,由于VHD1.语言有的这些优良的特点.它被广泛的应用在电子线路和电子系统的设计中。武汉理工高校电子线路EDA课程设计2.2 VHD1.优点(I)与其他的硬件描述语言相比，VHD1.具有更强的行为描述实力，从而确定了他成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。强大的行为描述实力是避开详细的器件结构，从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证.(2) VHD1.丰富的仿真语句和库函数,使得在任何大系统的设计早期就能查脸设计系统的功能可行性，随时可对设计进行仿真模拟。(3) VHD1.语句的行为描述实力和程序结构确定了他具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能.符合市场需求的大规模系统高效，高速的完成必需有多人甚至多个代发组共同并行工作才能实现，(4)对于用VHD1.完成的一个确定的设计，可以利用EDA工具进行造辑综合和优化,并自动的把VHD1.描述设计转变成门级网表，(4) VHD1.对设计的描述具有相对独立性，设计者可以不懂硬件的结构，也不必管理最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。2.3 VHD1.设计流程(D设计输入依据电路设计所提出的要求,将程序输入到VHD1.编辑器中去编辑。(2)功能级模拟用VHD1.模拟器对编辑后的程序进行模拟，假如达不到设计要求，则可以重新修改程序.直到通过功能模拟。(3)逻辑综合与优化将通过功能模拟的程序放到VHD1.编译器中，进行逻辑综合与优化O(4)门级模拟对电路用VHDJ仿真器仿真。可对门级电路的延时、定时状态、驱动实力等进行仿真。如不符合要求，可更完步骤(3),再门级模拟，直到符合要求止。(5)版图生成用相应的软件处理后，就可以拿去制版。武汉理工高校电子线路EDA课程设计3程序过程3.1 设计总体模块图3-1电子琴总体模块Qk为试脸板时钟输入.key70分别对应八个按键输人.bu为输出端.连接蜂鸣器。3.2 模块原理及程序1、2、3、4,5、6、7、I分别对应的频率分别为2616HZ、2936HZ,3295HZ、3490HZ、392OHZ、4399HZ、4940HZ、5232HZ。在程序里可以对20M时钟频率进行分频来得到所需频率而发出不同音调。20M时钟要得到上面所需频率须要进行分频，分频系数分别为3822、3405.3054、2865、255k2273、2024.1911,可以令时钟计数肯定次数后反向从而达到分频的效果得到所需不同音调对应的频率。程序中定义8个常数来作为计数对应值：武汉理工高校电子线路EDA课程设计“100O(X)Oo”对应I的频率；“010000O(T对应2的频率；“00100000”对应3的频率；“00010000”对应4的频率；“00001000”对应5的频率；“00000100”对应6的痰率；“000000Itr对应7的频率；“00000001”对应I的频率；故可用以下程序来实现不同按键对应不同频率的要求-when"1(XXX)000"=>if(clkI/=do)thenelk1<=clk1+"(XXXXXXXXXXX)1"elseclkl<="()(XXXXXXXXXXX)"buzz<=notbuzz：endif;when-()100OOOO"=>if(clkl/=lai)thenelkI<=clkI+"000000000(XX)l"elseelkI<="00000000000()0"buzz<=n<Hbu/z;endif;whcn"OO100O"=>if(clkl/=mi)thcnelkI<=clkI+-0000000000001"elseelk1<="00000000000"buzz<=notbuzz;endif:武汉理工高校电子线路EDA课程设计when"OOO100"=>iadkl/=fa)thenclkl<=clkI+”00000000001"elseelkI<="00000000000(X)"buzz<=notbuzz;endif;whcn"OOOOIO"=>if(clkl/=suo)thenelkI<=clk1÷-00000000001"elseCIkl<="0000000000000"：buzz<=notbuzz：endif：when"O(XX)01()()"=>if(clk1/=la)thenelk1<=clk1+"(XXXXXXXXXXX)1"elseCIklV="0000000000000”;buzz<=n<>bu/z;endif;when"OOOOIO"=>idkl/=xi)thcnelkI<=clk1+,'0000000000l"elseelkI<="OOOOOOOO(XX)"buzz<=notbuzz;endif:when"0000000=>if(clkI/=duol)thenclkl<=clk1+-OOO(XX)OO(X)OOr:elseclkl<="(XXXXXXXXX)(XX)":buzz<=notbuzz;endif;whenothers=>null;武汉理工高校电子线路EDA课程设计4波形仿真图4-1波形仿真图由仿真波形可以看到，当按键输入不同值时，蜂鸣器也将发出不同频率声响。武汉理工高校电子线路EDA课程设计5总结体会经过努力,葡易电子琴的设计基本上完成了。在整个设计过程中.包括前期中期和后期，我都有着很多不同的体会：1)这个设计的基本是接触一门新的语言并加以应用，对于我来说，没有想到的是入手的速度比我的预料快.在以前编程的基础上，从接触到起先动手编程的时间得到了很大的缩短。学问的接收速度在很大的程度上确定了动手的时间。2) VHD1.的编程与C语言的编程有着本质的不同，然而以往形成的旧编程习惯在VHD1.编程中依旧起着很大的作用。一通百通.不是没有道理的.对于学习新的学问并予以应用的信念，显得更足了。3) VHD1.的设计关键是电路逻辑设计，而一个程序的关键是总体设计。对于硬件设计接触不多的我们清晰这一点或许不无好处。明通过这个程序设计让我学会一种新的语言，对数字系统结构也有了更进一步的了解和相识，对我以后的学习有很大的帮助，希望其他人在看再做类似设计时有所借鉴.通过几天的课程设计，我对数据库软件EDA技术、VHD1.x等系列学问都有了肯定的了解运用EDA技术开发页面的实力也有了很大提高.武汉理工高校电子线路EDA课程设计参考文献潘松黄继业.EDA技术与VHD1.(其次版).北京清华高校出版社，2005.7|2|康华光.电子技术基础.北京：高等教化出版社.2006.13付家才.EDA工程实践技术.北京：化学工业出版社，2007.14汉泽西.EDA技术及其应用.北京：北京航空航天高校出版社，2004.5赵刚.EDA技术简明教程,成都：四川高校出版社，2004.6章彬宏周正林.EDA应用技术.北京：北京理工高校出版社，2007.7刘艳萍高振斌李志平EDA好用技术及应用.北京：国防工业出版社2(M)61武汉理工高校电子线路EDA课程设计附录源程序libraryieee:useieee.std_logic_l164.alkuseieee.$id_logic_arith.all;useiccc.std_logic_unsigncd.all;entitymusicisport(clkzinstdJogic;key:instdlogic-vector(7downto0)：buz:outStdJogic):endmusic;architecturebchofmusicissignalclkl:stdJogic-vector(12downto0)：constantduo:std_logic_vector(12downto0):="(XXX)(XXMX)1110"：constantIai:stdJogic_vector(12downto0):="(XX)(XX)OI101"constantmi:std_logic_vec(or(12downto0):="0000000011010"constantfa:stdOgiJVCClor(12downto0):"OOO(X)OOO100U":constantsuo:stdOgiJVeCtor(12downto0):="00000000110-:constantla:std_logic_vector(12downtoO):="(XXMXXX)OI(XX)I"constantXi:sld_lOgiC_vecior(12downto0):="000(X)010000"constanlduoI:sld_logic_vector(12downto0):="OOOO(X)(XX)IIII"signalbuz/:sld_logic;signalkcy_out:std_logic_vcctor(7downto0);beginbuz<=buzz:key_out<=key;PrOCCSS(Clk)beginifclk'eventandelk-thencasekey_outisWhCrrlOoOoOOO"=>if(CIkl/=duo)thcnelk1<=clkI+-000000000000,;elseclkl<="(XMXXXXXXXM)(X)':buz<=notbuzz;endif;when"O100OOOO"=>if(clkl/=lai)thenClkK=Clk1+"(XXXXXXXXXXX)1"：elseelkIV="OooOoooo(XX)O(;buzz<=notbuzz;endif;when"()()l(XXXX)"=>iftdk!/=mi)thenCIkl<=clkl+-()00000000000；elseelkI<="0000000000()00'武汉理工高校电子线路EDA课程设计bzz<=notbuzz;endif：when-O(X)l()(XX)"=>iRdkl/=fa)thenelkI<=clkI+-0000000000001"elseelkl<="00(X)000000000"buz<=notbuzz;endif;when"00(X)1000"=>if(clkI/=suo)lhenclk!<clk1+"000000000000r;elseelkI<="00000000000"buzz<=notbuzz：endif;whcn"00000l"=>if(clkl/=la)thcnelkI<=clkI+-0000000000001',:elseCIkI<="0000000000000"：buzz<=notbuzz:endif;when-00000010"=>iRclkI/=xi)henelkl<=clkI+-(XXX)OOOOOOOOI"elseClklV="OooOOooOoOoO(F;buzz<=notbu/z;endif;When11O(XMM)OOI"=>if(clkl/=duoI)thenelkI<=clkI+-(XXXXXXXXXXX)1"：elseclkl<="()(XXXXXXXXXXX)"buzz<=notbuzz：endif;whenothcrs=>nll;endcase:endif：endprocess;endbch：武汉理工高校电子线路EDA课程设计本科生课程设计成果评定表ftC一殳，Jflt电子科学与技术（WoA班课程设计目，传马电子零设计WiFW三*-成像评定依据，终讨定或做以优.ft.中.及格.不及格讨定）指导老师签字年月日