5.3  仿真实验结果 21

结论 23

参考文献 24

致谢 25

附录一  芯片外观和外围电路实物图 26

附录二  简易电子琴设计程序代码 27

1  绪论

1.1  选题的背景

现在电子技术的核心是EDA（Electronic Design Automation）。EDA技术就是依靠强大的电子计算机，在EDA工具软件平台上，对已硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）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、优化、仿真，直至下载到可编程逻辑器件CPLD/FPGA芯片中，实现既定的电子电路设计功能。

随着现在电子技术的快速发展，EDA技术也在不断完善，电子产品也不断推陈出新，电子琴也逐渐成为日常用品，通过我们学习过的知识能自己设计一个简单的电子琴不但能娱乐生活也能锻炼自己的动手能力。文献综述

1.2  研究电子琴的目标和意义

电子琴设计问题的目标是：熟练设计最小系统，完成通过CPLD/FPGA的数字系统的设计。

意义：EDA技术已经成为电子技术发展的主要动力。越来越多的高校也越来越重视EDA技术，不但在电子通信、电气工程等电子类专业广泛开设RDA课程，还作为主要的改革方向来开展电子技术。这说明EDA技术的发展在电子领域产生着巨大影响，不仅带动着科技产业的飞速发展也深化了教育改革让越来越多的大学生接触并贡献自己的力量。

要想检验一个人的EDA技术设计是否熟练我们能通过设计与EDA工具软件平台。这样不但能学习最新发布的科学技术还能开拓自己的视野，学习其他人的技术与经验。而且EDA技术也不是一个孤立的技术，它也与其他电子技术、编程下载、计算机知识等有着密不可分的联系。它可以通过一个简单的元器件设计让人把理论与实践相结合，灵活运用。这样能更好的方便找到自己理想的工作，更好的回报社会，实现自己的价值。

2  系统方案设计

2.1  系统的设计思路

图2-1  电子琴系统工作原理图

图2-1是电子琴系统工作原理框图。CPLD最小系统设计自带的基准时钟的频率（12MHz）高于我们设计需要的频率，所以需要对基准频率进行分频。键盘编码器是用来检测按键输入的信号，产生对应的分频系数。音阶分频就是通过将分频器讲接收到的信号进行分频然后控制扬声器和显示灯发出与按键对应的音阶和数字。例如音调“发”显示器就显示数字“4”。自动演奏/手动演奏能根据不同的要求进行增加或删减的模块，这个模块主要是用来区分自己按键奏乐还是自动播放音乐，相当于一个控制开关。在音调发生器中选择接受按键编码器信号还是存储器中的信号。

2.2  简易电子琴的工作流程

图2-2 简易电子琴工作流程

2.3  系统设计的关键技术描述

2.3.1  CPLD技术

CPLD技术是在PAL、CAL不断发展完善后产生的一种更为便利的设计技术。CPLD不像老版的PAL等技术，它的应用更为广泛，也更利于开发。CPLD具有很高的集成度，能设计更为复杂的电路设计。不同设计内容如果外围电路差不多整个设计也能通过不同的EPROM实现不同的功能，不需要重新进行设计，大大的节省了成本，提高了利用率。CPLD的器件配件相对于其他硬件也比较划算，性能稳定，使用起来也比较方便。