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1、天津天狮学院2012 届本科生毕业设计（论文）开题报告课题题目基于 VHDL 的电子琴的设计与仿真学生姓名学号专业班级电子信息工程题目来源科学技术生产实践社会经济自拟经典其它题目性质理论研究应用研究工程设计软件设计其他成果形式论文设计说明书 实物软件作品同组同学一、选题的依据及意义基于当前市场上的电子琴价格较昂贵，很难大众化，而且市场上大多电子琴靠硬件 实现其功能，这样很难降低其成本，基于EDA 技术的发展，我们可以利VHDL 用软件 实现电子琴的功能，从而降低成本，并且可以进行一定的功能扩展。适用于此类实用 设备的模拟仿真， 以并行和顺序的多种语句方式来描述在同一时刻中所有可能发生的事 情，
2、因此可以认为， VHDL 具有描述由相关和不相关的多维时空组合的复合体系统的功 能，因此要以多为并发的思路运用VHDL 来完成电子琴的程序设计。二、国内外研究现状及发展趋势 1935 年德国 E.韦尔特、 W.法斯和管风琴制作家K.曼伯格共同开发了利希特风琴， 利用光线照射印上声音模式的玻璃转板上，从光变化引起的电流变化形成声音，但这种琴 仍然庞大，要两间房才能安置。1930 年美国发明家 L.哈蒙德推出有实用意义的机电式风 琴，称为哈蒙德琴。它靠电磁线圈靠近91 个多角钢音轮发出交流波，整理为正弦波合成 音色。它有两层 61 键手键盘和一组32 键脚键盘，能模拟20 多种音色，这种琴于193
3、4 年申请专利权， 1935 年开始大量生产。 仅 1937 年就销售 3000 多台。不过哈蒙德琴因为 发声原理为机电， 故只能称为第一台电风琴。 但它的造型和结构成为了后来双排键电子琴 的雏形。当美国人制造的哈蒙德电风琴在全世界风靡一时之际，东方的日本却在默默地进 行模仿研究，籍着新器件技术的发展，日本YAMAHA 公司于 1959 年制造了世界上第一 台双排键电子琴： D-1，并以 electone 作为注册商标。 D-1 实际上是哈蒙德琴的翻版，但 由于采用先进的晶体管技术，内部电路和综合性能都有相当的进步。后来更发展出FS、 ME、HS、 EL 等众多系列，确立 YAMAHA 的双排
4、键电子琴霸主地位。 1982 年，YAMAHA 公司推出了震惊世界的DX7，DX7 型合成器是第一台小型数字式商业电子合成器，它不 是象模拟合成器一样， 用电压调制电子元件来发出声音，而是采用先进得多的技术： 用数 学的方法直接制造波形。 它同样有震荡器、 滤波器和放大器， 只不过是通过数字控制而不 是电压控制。在 DX7 的整个发声系统的末端，还加入了一个数字/模拟转换器，用它把合 成器内部的数字信号转换成人耳能够听到的模拟信号。时至今日，随着电子技术的飞速发 展，传统的手工设计不能满足微电子技术飞速发展对集成电路设计的要求，已经被先进的 电子设计技术自动化技术（EDA 技术）所取代。单片机
5、等设计的电子琴已经不能在满足 人们的需求，与其他硬件描述语言相比， VHDL 设计的电子琴具有： 功能强大、设计灵活、 支持广泛、易于修改、强大的系统硬件描述能力、独立于器件的设计、易于共享等特点得 到了业界的广泛应用。 与其他的硬件描述语言相比，VHDL 具有更强的行为描述能力，从而决定了他成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。强大的行为描述能力是避开 具体的器件结构，从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保障。 关于 EDA 从应用领域来看， EDA 技术已经渗透到各行各业，如上文所说，包括在机械、电子、 通信、航空航航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA 应用。另外，
6、 EDA 软件的功能日益强大， 原来功能比较单一的软件， 现在增加了很多新用途。 中国 EDA 市场已渐趋成熟，不过大部分设计工程师面向的是PCB 制板和小型 ASIC 领域，仅有小 部分（约 11%）的设计人员开发复杂的片上系统器件。为了与台湾和美国的设计工程师 形成更有力的竞争，中国的设计队伍有必要引进和学习一些最新的EDA 技术。在 EDA 软件开发方面，目前主要集中在美国。但各国也正在努力开发相应的工具。日本、韩国都 有 ASIC 设计工具，但不对外开放。中国华大集成电路设计中心，也提供IC 设计软件， 但性能不是很强。 相信在不久的将来会有更多更好的设计工具在各地开花并结果。据最新
7、统计显示，中国和印度正在成为电子设计自动化领域发展最快的两个市场，年夏合增长率 分别达到了 50%和 30%。 三、本课题研究内容 （1）设计一个电子琴，它可通过按键输入来控制音响。 （2）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曲。 （3）能够自动演奏多首乐曲，且每首乐曲可重复演奏。 四、本课题研究方法（1）查阅资料，分析电子琴的工作原理 (2) 乐曲自动演奏模块设计和仿真 (3) 音调发生模块设计和仿真 (4) 数控分频模块设计和仿真 (5) 波形仿真 五、研究目标、主要特色（创新）及工作进度 工作进度 2011.12.12 至 2012.2.24 查阅资料，确定理论设
8、计方案阶段 2012.2.25 至2012.4.1 设计研究，撰写毕业设计初稿阶段 2012.4.1 至 2012.5.11 毕业设计修改完善阶段 2012.5.12 至 2012.5.29 毕业设计定稿阶段 2012.5.30 至 2012.6.1 指导老师评审、交叉评阅答辩资格审查阶段 2012.6.2 至 2012.6.3 毕业设计答辩阶段 六、参考文献 1 VHDL 与数字电路设计 . 卢毅, 赖杰. 科学出版社 2 VHDL 语言 100 例详解北京理工大学ASIC研究所 . 北京理工大学 ASIC研 究所. 清华大学出版社 3 VHDL 程序设计 ( 第二版 ). 曾繁泰等 . 清
9、华大学出版社 4 VHDL 入门与应用陈雪松 , 滕立中 . 人民邮电出版社 5 VHDL 简明教程 . 王小军 . 清华大学出版社 6 EDA技术使用教程 -VHDL版. 潘松 黄继业 . 科学出版社 7 VHDL 硬件描述语言与数字逻设计侯伯亨西安电子科技大学出版社 8 VHDL 编程与仿真王毅平张振荣 人民邮电出版社 9 用 VHDL 设计电子线路乔长阁薛宏熙 翻译 清华大学出版社 10 用 VHDL 设计电子线路边计年等翻译清华大学出版社指导教师意见（课题难度是否适中、工作量是否饱满、进度安排是否合理、工作条件是否具备等）课题难度适中，工作量饱满，进度安排合理，工作条件具备。指导教师签名：年月日教研室及二级学院意见（选题是否适宜、各项内容是否达到毕业设计（论文）大纲要求、整改意见等）教研室主任签字：二级学院院长签字（章）：年月日
