按鍵模塊設(shè)計方法

　　按鍵模塊在這個系統(tǒng)中的作用是每按下實驗板上的一個鍵，該模塊要相應(yīng)的輸出一個分頻系數(shù)，用程序?qū)⒃摲诸l系數(shù)送到分頻模塊后將會產(chǎn)生一個特定頻率的信號，傳送到實驗板上的揚聲器里，并發(fā)出不同頻率的聲音即音符。由于每輸入一個信號，就產(chǎn)生一個特定的輸出信號，且每種情況均能羅列，再加上情況總數(shù)（電子琴音調(diào)個數(shù)）不是很大，故我們使case語句來實現(xiàn)。

　　2.2.3 頂層模塊設(shè)計方法 頂層模塊的設(shè)計就是要設(shè)計一個頂層模塊將各模塊進行例化連接，再組成一個協(xié)同發(fā)揮功能的的整體。我們注意到，分頻模塊需要一個分頻系數(shù)，而鍵入模塊將會產(chǎn)生一個分頻系數(shù)，因此分頻系數(shù)在整個系統(tǒng)中將既不輸入也不輸出，在例化時，我們使用一個信號與之相連，這樣它就能在模塊間傳遞。

　　2.3系統(tǒng)設(shè)計的主要組成部分

　　本設(shè)計采用 VHDL語言編程設(shè)計實現(xiàn)，音頻發(fā)生部分、鍵輸入部分和數(shù)碼顯示部分以外，其余全部在一片FPGA芯片上實現(xiàn)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖2.3所示：

　　硬件系統(tǒng)主要由FPGA模塊，顯示模塊，按鍵模塊以及揚聲器電路組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)精簡、可靠，而且靈活性高。

　　硬件設(shè)計

　　3.1 Cyclone II芯片簡介 在Cyclone I器件系列非常成功的基礎(chǔ)上，Altera公司的Cyclone II系列擴大了FPGA的密度，最多可以達到68416個邏輯單元，并且還提供了622個可用的輸入/輸出引腳和1.1M比特的嵌入式寄存器。Cyclone II器件的制造基于300mm晶圓，采用臺積電90nm、低K值電介質(zhì)工藝，這種工藝技術(shù)采用了低絕緣體過程，確保了快速性、有效性和低成本。Cyclone II器件通過使硅片的面積最小化，所以可以在單芯片上支持復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)，而且在成本上還可以和ASIC進行競爭。Altera 最新一代低價位的FPGA——cyclone II FPGA系列，和同類90nmFPGA器件相比，它提高了百分之六十的性能和降低了一半的功耗。它的低成本和優(yōu)化特征使Cyclone II 系列為各種各樣的汽車、消費、通訊、視頻處理、測試以及測量、和其他最終市場提供了理想的解決方案。 Cyclone II設(shè)備系列擁有以下的特點：

　　4608到68416 LEs 的高密度的結(jié)構(gòu)；

　　嵌入式乘法器；

　　先進的I/O口支持；

　　靈活的時鐘管理電路；

　　設(shè)備的配置；

　　3.2按鍵模塊及其功能‘ 獨立式鍵盤輸入電路的VHDL程序設(shè)計主要包括：鍵盤去抖電路、輸入信息譯碼電路和LED顯示被按下等電路組成，其中重點為輸入信息譯碼電路的設(shè)計。如圖所示獨立式鍵盤電路接口信息為獨立的譯碼電路，譯碼時只對單鍵輸入進行，該系統(tǒng)中用到了16個獨立鍵。如圖3-1所示是獨立式鍵盤電路圖：

　　3.3顯示電路模塊功能

　　顯示模塊主要是由1塊74LS48譯碼芯片和1個共陰極七段LED顯示器及1個發(fā)光二極管組成，由七段LED顯示測量的頻率值，發(fā)光二極管顯示高音的音符。74LS48是輸出高電平有效的中規(guī)模集成BCD七段顯示譯碼驅(qū)動器，74LS48的輸入端是四位二進制信號（8421BCD碼），a、b、c、d、e、f、g是七段譯碼器的輸出驅(qū)動信號，高電平有效?？芍苯域?qū)動共陰極七段數(shù)碼管，使能端全部懸空。74LS48簡圖3-2：