專利名稱：一種新型電子琴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
ー種新型電子琴技術(shù)領(lǐng)域 本實用新型涉及ー種樂器，具體說是ー種新型電子琴。
背景技術(shù)：
目前，電子琴是現(xiàn)代科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)物，是ー種新型的鍵盤樂器，它在現(xiàn)代音樂扮演著重要角色。電子琴因其操作簡單，且能模擬各種傳統(tǒng)樂器的音色，而深受消費者喜愛。FPGA(Field Programmable Gate Array),即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在 PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進ー步發(fā)展的產(chǎn)物。FPGA的使用非常靈活，內(nèi)部可利用資源豐富，同一片F(xiàn)PGA通過不同的設(shè)計可以產(chǎn)生不同的電路功能。本實用新型是基于FPGA芯片，利用VHDL硬件描述語言設(shè)計系統(tǒng)核心部件，再配以適當?shù)耐鈬娐罚O(shè)計的ー種電子琴。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述技術(shù)中存在的不足之處，提供一種電路結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，體積小、功耗低、使用中故障率低的新型電子琴。為了達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是包括鍵盤模塊和電路核心模塊和揚聲器，所述的電路核心模塊采用FPGA芯片，由自動演奏及鍵盤編碼模塊、音符產(chǎn)生電路模塊和聲音輸出控制模塊構(gòu)成，三者相互連接，在外圍有頻率發(fā)生器、鍵盤模塊、音色產(chǎn)生器與之連接，鍵盤模塊與自動演奏及鍵盤編碼模塊連接，頻率發(fā)生器輸出與自動演奏及鍵盤編碼模塊和聲音輸出控制模塊的時鐘信號輸入端連接，音色產(chǎn)生器與聲音輸出控制模塊輸出端連接，音色產(chǎn)生器的輸出通過功率放大器后連接揚聲器。本實用新型的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，體積小、功耗低，該設(shè)計將電子琴系統(tǒng)的核心部分集成在可編程邏輯器件FPGA芯片上，大大簡化了外部電路，較以前的傳統(tǒng)設(shè)計，既減少了所用芯片的種類和數(shù)量，縮小了體積，降低了功耗，提高了系統(tǒng)的整體性能，對系統(tǒng)在使用中的故障率大為減少。同時成本較低具有廣闊的應用前景。

圖I是本實用新型原理框圖；圖2是本實用新型音色產(chǎn)生器電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作進ー步詳細描述。由圖I-圖2可知，本實用新型包括鍵盤模塊2和電路核心模塊和揚聲器8，所述的電路核心模塊采用FPGA芯片，由自動演奏及鍵盤編碼模塊3、音符產(chǎn)生電路模塊4和聲音輸出控制模塊5構(gòu)成，三者相互連接，在外圍有頻率發(fā)生器I、鍵盤模塊2、音色產(chǎn)生器6與之連接，鍵盤模塊2與自動演奏及鍵盤編碼模塊3連接，頻率發(fā)生器輸出I與自動演奏及鍵盤編碼模塊3和聲音輸出控制模塊5的時鐘信號輸入端連接,音色產(chǎn)生器6與聲音輸出控制模塊5輸出端連接,音色產(chǎn)生器6的輸出通過功率放大器7后連接揚聲器8。所述的音符產(chǎn)生電路模塊4還與發(fā)光二極管9和數(shù)碼管10連接，發(fā)光二極管9用于指示音調(diào)的音區(qū)信息，分別對應高音、中音、低音，數(shù)碼管10輸出音符的顯示數(shù)碼。所述的音色產(chǎn)生器6電路主要有74LS93芯片和電容、電阻構(gòu)成。所述的鍵盤模塊2共有12個琴鍵，分高音、中音、低音3個音區(qū)。本實用新型由頻率發(fā)生器I產(chǎn)生時鐘脈沖作為系統(tǒng)的基準頻率，F(xiàn)PGA芯片的自動演奏及鍵盤編碼模塊3中CLK端接基準頻率產(chǎn)生器，輸入系統(tǒng)的基準頻率；HIGH2，MED2，L0W2分別接鍵盤模塊2上高、中、低音的控制開關(guān)，Index2[0] Index2[ll]分別接鍵盤模塊2上的12個琴鍵，HIGHO，MEDO，LOWO分別輸出音調(diào)的音區(qū)信息(分別對應高音、中音、低音區(qū))；Index0[0] Index2[ll]輸出琴鍵編碼或音樂存儲器里的樂曲的音符編碼。音符產(chǎn)生電路模塊4的作用是產(chǎn)生各音符的分頻預置值。根據(jù)各音名與頻率的關(guān)系以及聲音輸出控制模塊5中數(shù)控分頻器的設(shè)計，分別計算出高音區(qū)、中音區(qū)、低音區(qū)不同音符的分頻預置值。輸出端HIGH，MED，LOW分別接發(fā)光二極管9，指示音調(diào)的音區(qū)信息(分別對應高音、中音、低音區(qū))，CODE[7. . 0]接LED數(shù)碼管10，輸出音符的顯示數(shù)碼。聲音輸出控制模塊5主要電路為數(shù)控分頻器，其中CLKl端輸入系統(tǒng)的基準頻率，TONEl接音符產(chǎn)生電路模塊4傳來的分頻預置值，SPKS輸出端接音色產(chǎn)生器6，輸出各音符所對應的頻率。音色產(chǎn)生器6的功能是模擬各種傳統(tǒng)樂器如笛子、小號、雙簧、風琴等的樂音。這些樂音的區(qū)別表現(xiàn)在發(fā)同一音符時，波形的頻譜與包絡特性不同。音色產(chǎn)生電路中，74LS93芯片的輸入脈沖CLKO來自FPGA芯片的音符頻率輸出端SPKS ；74LS93的輸出端QO Q3為音符頻率SPKS的2，4，8及16分頻信號。電阻R1 Rltl組成權(quán)電阻相加網(wǎng)絡，可產(chǎn)生由不同頻率成分與不同幅度組成的各種波形。適當選擇R1 Rltl的阻值或一定比值(與樂器標準音比較后定)，可獲得笛子、小號、雙簧、風琴等的基本樂音，再經(jīng)RC濾波輸出，以改善音色。音色產(chǎn)生器6的輸出經(jīng)功率放大器7放大后,通過揚聲器8播出。
權(quán)利要求1.ー種新型電子琴，包括鍵盤模塊⑵和電路核心模塊和揚聲器(8)，其特征在于所述的電路核心模塊采用FPGA芯片，由自動演奏及鍵盤編碼模塊(3)、音符產(chǎn)生電路模塊(4)和聲音輸出控制模塊(5)構(gòu)成，三者相互連接，在外圍有頻率發(fā)生器(I)、鍵盤模塊(2)、音色產(chǎn)生器(6)與之連接，鍵盤模塊(2)與自動演奏及鍵盤編碼模塊(3)連接，頻率發(fā)生器輸出(I)與自動演奏及鍵盤編碼模塊(3)和聲音輸出控制模塊(5)的時鐘信號輸入端連接，音色產(chǎn)生器出)與聲音輸出控制模塊(5)輸出端連接，音色產(chǎn)生器出)的輸出通過功率放大器(7)后連接揚聲器(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種新型電子琴，其特征在于所述的音符產(chǎn)生電路模塊(4)還與發(fā)光二極管(9)和數(shù)碼管(10)連接，發(fā)光二極管(9)用于指示音調(diào)的音區(qū)信息，分別對應高音、中音、低音，數(shù)碼管(10)輸出音符的顯示數(shù)碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種新型電子琴，其特征在干所述的音色產(chǎn)生器出)電路主要有74LS93芯片和電容、電阻構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種新型電子琴，其特征在于所述的鍵盤模塊(2)共有12個琴鍵，分高音、中音、低音3個音區(qū)。
專利摘要本實用新型涉及一種新型電子琴，包括鍵盤模塊和電路核心模塊和揚聲器，電路核心模塊采用FPGA芯片，由自動演奏及鍵盤編碼模塊、音符產(chǎn)生電路模塊和聲音輸出控制模塊構(gòu)成，三者相互連接，在外圍有頻率發(fā)生器、鍵盤模塊、音色產(chǎn)生器與之連接，鍵盤模塊與自動演奏及鍵盤編碼模塊連接，頻率發(fā)生器輸出與自動演奏及鍵盤編碼模塊和聲音輸出控制模塊的時鐘信號輸入端連接，音色產(chǎn)生器與聲音輸出控制模塊輸出端連接，音色產(chǎn)生器的輸出通過功率放大器后連接揚聲器。本實用新型構(gòu)簡單、設(shè)計合理，體積小、功耗低，將電子琴系統(tǒng)的核心部分集成在可編程邏輯器件FPGA芯片上，簡化了外部電路，減少了所用芯片的種類和數(shù)量，縮小體積，降低功耗，提高了系統(tǒng)性能。
文檔編號G10H1/00GK202363096SQ20112052117
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者郭旭, 陳大煒 申請人:齊齊哈爾大學