摘要：FPGA（Field Programmable Gate Array）即现场可编程逻辑门阵列是一种集成电路设计领域出现的半定制设计，它拥有着高效率、易设计等诸多优点，已成为当今时代集成电路设计的主流。

本文就是采用Verilog语言编写，利用QuartusⅡ软件进行模拟仿真，并在FPGA开发板进行实验的模拟电子琴设计。设计采用PS2键盘进行乐音的输入，并利用蜂鸣器等设备进行发声，设计出的模拟电子琴拥有低中高三个音阶，当按下PS2键盘上对应的按键时，可以在蜂鸣器上发出对应的乐音，即可实现自主弹奏。按下控制开关，则可以自动弹奏两首提前录入的简单的歌曲。在控制的过程中，从PS2键盘到FPGA芯片的数据传输需要通过PS2协议来实现。而乐音主要是通过让蜂鸣器产生不同频率的振动来发出。本电子琴设计的的关键和要点就在于频率的产生和PS2通讯协议的编写，这也是此次设计的难点所在。

关键词：FPGA，Verilog，PS2通信，电子琴

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论-4

1.1课题背景-4

1.2课题意义-4

1.3论文研究的内容-4

第二章 开发工具及语言简介-6

2.1 FPGA简介-6

2.1.1 FPGA概况-6

2.1.2 FPGA的硬件结构-7

2.2 硬件描述语言介绍-8

2.3 Quartus Ⅱ软件介绍-9

第三章 电路功能的设计与实现-10

3.1电路设计的整体流程和思路-10

3.2 PS2键盘输入模块的实现-10

3.2.1 PS2接口的物理特性-10

3.2.2 PS2通信协议-11

3.2.3 PS2键盘发送程序的编写-12

3.3频率产生及发声模块-13

3.3.1乐音的产生及频率的划分-13

3.3.2 频率及发声模块程序的编写-15

3.4整体程序的模块划分和功能介绍-17

第四章 系统的模拟验证及仿真-19

4.1-Quartus II模拟验证的操作流程-19

4.2上层电路-20

4.3 电路的时序仿真-21

第五章 设计结果-22

5.1 程序的下载验证-22

5.2 验证结果-25

第六章 结论-27

致谢-28

参考文献-29

附录-30