基于fpga的花样音乐喷泉设计

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1、郑州信息科技学院毕业论文（设计）摘要进入了21世纪，随着人们生活水平的提高和建立绿色城市的向往，音乐喷泉以其独特的魅力和特殊的功能，愈来愈成为休闲娱乐产业中的一项重要产品,音乐喷泉的兴建也越来越多。采用程序控制或人工按键控制电磁阀来控制喷泉。音频信号还影响灯光色彩和灯光光线明暗的变化。从而使灯光色彩、灯光的闪烁和喷泉水姿随音乐节奏而变化。　音乐喷泉是通过千变万化的喷泉造型，结合五颜六色的彩光照明，来反映音乐的内涵及音乐的主题，一座好的音乐喷泉，水形的变化应该能够充分地表现乐曲。音乐表演喷泉是在程序控制喷泉的基础上加入了音乐控制系统，本程序设计的是基于FPGA的花样音乐喷泉，使喷泉水姿、灯

2、光色彩及音乐节奏的变化相融合着变化。采用EDA作为开发工具，VHDL语言为硬件描述语言，QUARTUSII作为程序运行平台，所开发的程序通过调试运行、波形仿真验证，初步实现了设计目标。关键词：花样音乐喷泉，FPGA,EDA,VHDL,QUARTUSII40郑州信息科技学院毕业论文（设计）目录摘要1目录21绪论31.1引言32音乐喷泉概述42.1音乐喷泉的起源42.2喷泉种类52.3喷泉的审美52.4音乐喷泉的现状和发展前景53音乐喷泉总体设计思路64EDA技术、VHDL语言、及QUARTUSII简介74.1EDA技术概述74.2EDA技术硬件描述语言VHDL84.3QUARTUSII概述

3、85简谱简介95.1简谱中音的长短95.2音的力度95.3音质96小型音乐喷泉硬件化模块设计106.1、喷头106.2喷泉的管道布置116.3水下彩灯布置116.4水形花样的改变117小型音乐喷泉软件化模块设计127.1乐曲软件演奏电路设计127.2音调发生器模块127.2.1音调发生器模块的功能1240郑州信息科技学院毕业论文（设计）7.2.2“梁祝”音乐设计的VHDL程序137.2.3“上学歌”音乐设计的VHDL程序157.2.4“一剪梅”音乐设计的VHDL程序177.2.5“歌声与微笑”音乐设计的VHDL程序217.3音调编码器模块237.3.1音调编码器模块的功能237.3.2“

4、ToneTaba”设计的VHDL程序237.4数控分频器模块247.4.1数控分频器模块的功能247.4.2“.Speakera”设计的VHDL程序--这就是一个数控分频器257.5手动自动选择模块267.5.1手动自动选择模块的功能267.5.2“mux212”设计的VHDL程序267.5.3“mux41”设计的VHDL程序277.6手动控制音乐部分喷泉花样模块287.7自动控制音乐部分喷泉花样模块307.7.1“二分频”的VHDL程序设计307.7.2“二选一”设计的VHDL程序317.7.3“水形花样控制”的VHDL程序317.7.4喷泉与音乐模块对应控制VHDL程序347.8

5、顶层文件358结束语35致谢词36附录37参考文献4140郑州信息科技学院毕业论文（设计）1绪论1.1引言随着人们生活水平的提高，人们对环境的美化要求愈来愈高。音乐喷泉是现代科技与艺术的综合，音乐喷泉将喷水图形、彩色灯光及音乐旋律构成一个有机的整体，随着乐曲旋律和节奏的变化，各种不同的喷水花形相应的配合变换，在五彩绚丽的变幻灯光照耀下，构成一幅幅奇妙无比的景观、令人赏心悦目，叹为观止，在视听上获得极大的享受。音乐喷泉的起源于1930年，德国发明家奥图皮士特先生首先带出喷泉的概念，此后经过多年的发展，其音乐喷泉的设计及构造已变得更大型及复杂。1952年的夏天，西柏林的工业展览中，展出了音乐

6、喷泉的表演。1953年1月15日音乐喷泉在美国首次表演，表演期间超过一百五十万人观看。音乐喷泉经过多年的改良已大大减低建造和维修的成本，电脑已用在音乐喷泉上，使其表演能更复杂和美丽。1998年开发的魔术师电脑音乐喷泉系统软件更是将计算机控制技术、计算机多媒体技术、音乐模糊分析处理技术等高技术应用于喷泉系统的典范。魔术师电脑音乐系统采用数字同步处理技术，使音乐与水型变化在0.1秒内完成，给在感官上和听觉上得到满意的效果，采用多级分散控制结构和隔离化设计，保证系统安全性、可靠性和稳定性；采用模块化设计，使系统扩展性好，兼容性强，安装和维护使用方便。随着我国改革开放政策的不断80实施，年代中，

7、我国也相继引进和自行设计建造了多座音乐喷泉，为美化环境，活跃人民的文化生活起了良好的作用。通过学习和引进国外先进技术，加上自行研究和开发，喷泉的面貌不断更新，各种新水型层出不穷，音乐喷泉还可以同水幕电影、激光表演和舞台表演相结合，产生令人难忘的艺术效果。我国现有上百家喷泉水景设备制造厂，经过市场竞争、优胜劣汰，我国已经出现了几家综合实力较强的大型喷泉水景工程公司，能够独立建设投资上千万元的特大型喷泉水景工程，并创造了一些世界之最的新