利用VHDL设计的简易电子琴及其关键技术

本文主要探讨了长沙理工大学计算机与通信工程专业计算机科学与技术班级学生在《计算机组成原理》课程设计中的一个实践项目——简易电子琴的设计与实现。课程设计的目的是让学生通过实际操作，将理论知识应用到硬件设计中，深化理解计算机组成原理，包括分析方法和设计策略。 首先，设计者采用了硬件描述语言VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language），这是一种广泛应用于电子设计自动化（EDA）的高级硬件描述语言。电子琴的核心部分由三个模块构成：乐曲自动演奏模块、音调发生模块和数控分频模块。乐曲自动演奏模块负责根据按键输入控制音乐的播放；音调发生模块则负责生成不同音阶；数控分频模块则是基于时钟分频原理，用于控制音符的持续时间和频率。 设计过程中，采用自顶向下的设计方法，即先定义整个系统的整体结构，然后逐步细化各个模块的功能。这种方法有助于保证设计的层次清晰，易于理解和维护。学生需要对相关的文献进行深入研究，分析课题的背景、意义以及当前的研究现状，这不仅锻炼了他们的研究能力，也加深了他们对课程理论的理解。 设计任务包括编写详细的课程设计报告，报告需阐述设计思路、过程、实验结果以及个人的见解和实现细节。此外，还要求提交源代码作为课程设计附件，这体现了对实际动手能力和编程技能的考察。 评价方面，教师会从创新性成果、学生对课程内容的掌握程度、设计完成质量、动手能力、文字表达、学习态度以及是否符合规范等方面进行全面评估。综合成绩反映了学生在课程设计中的总体表现。 这篇报告提供了一个将计算机组成原理应用于实际硬件设计的具体实例，展示了学生如何运用VHDL进行系统级设计，以及他们在理论与实践结合的过程中所取得的进步。通过这个课程设计，学生不仅提升了硬件设计技能，还培养了解决实际问题的能力和团队合作精神。