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1、问题定义........................................ 错误!未定义书签。
1.1设计目的.................................... 错误!未定义书签。
1.2设计内容.................................... 错误!未定义书签。
2、需求分析........................................ 错误!未定义书签。
2.1流程图 (2)
2.2通用发声程序设计原理 (3)
3、详细设计 (5)
3.1主要的宏和过程的实现 (5)
3.1.1DISPLAY显示宏 (5)
3.1.2ADDRESS音乐地址宏 (5)
3.1.3MUSIC宏 (6)
3.1.4通用发生程序GENSOUND (7)
3.1.5WAITF延时程序 (8)
3.1.6CLEAR清屏程序 (9)
3.1.7RETU退出 (10)
3.2主程序实现 (10)
3.2.1数据段定义 (10)
3.2.2堆栈段定义 (11)
3.2.3初始化 (12)
3.2.4程序执行过程 .......................... 错误!未定义书签。
4、系统调试........................................ 错误!未定义书签。
5、收获体会........................................ 错误!未定义书签。
6、附录 (12)
7、参考文献........................................ 错误!未定义书签。
2.1流程图
图2-1 系统流程图
2.2通用发声程序设计原理
PC机发声系统以8254的2号计数器为核心。系统初始化时，2号计数器I作在“方波发生器”方式，初值为二进制数，，写入顺序为先低后高，CLK2为1．193182MHz，当计数初值为533H时，OUT2输出的方波大约为900Hz，经过简单的滤波之后，送至扬声器。改变1.4号计数器的计数初值就可以使扬声器发出不同频率的音响。
ROM BIOS 中有个BEEP子程序,这能根据BL中组出的时间计数值控制8254定时器,产生持续时间为1个或几个0.5秒,频率为896HZ的声音，我们可以利用并修改BEEP，使其产生任一频率的声音。为此我们需要做两点修改，首先，BEEP程序只能产生896HZ的声音，我们的通用发声程序应能产生任一频率的声音。其次，BEEP 产生声音的持续时间（音长）只能是0.5秒的倍数，我们希望声音的持续时间更易于调整，例如可以是10ms的倍数。
我们知道BEEP能将计数值533H送给定时器2产生896HZ的声音的，那么产生其它频率声音的时间计数值应为：
533H×896÷给定频率=123280H÷给定频率
发声程序包括3个步骤：
（1）在8253中的42端口送一个控制字0B6H（10110110B），该控制字对定时器2进行初始化，使定时器2准备接收计数初值。
（2）在8253中的42H端口(Timer2)装入一个16位的计数值（533H×895/频率），以建立将要产生的声音频率。
（3）把输出端口61H的PB0、PB1两位置1，发出声音。
对于发音部分。PC机上的大多数输入/输出（I/O）都是由主板上的8255（或8255A）可编程序外围接口芯片（PPI）管理的。PPI包括3个8位寄存器，两个用于输入功能，一个用于输出功能。输入寄存器分配的I/O端口号为60H和62H，输出寄存器分配的I/O端口号为61H。由PPI输出寄存器中的0、1两位来选择扬声器的驱动方式。
连接到扬声器上的是定时器2，从上图可以看到，GATE2与端口61H的PB0相连，当PB0=1时，GATE2获得高电平，使定时器2可以在模式3（方波）下工作。定时器2的OUT2与端口61H的PB1通过一个与门与扬声器的驱动电路相连。当PB1=1
时，允许OUT2的输出信号到达扬声器电路。因此，只有PB0和PB1同时为“1”时，才能驱动扬声器地声。通过以下指令实现：
IN AL，61H
OR AL，3
OUT 61H，AL
上面的指令用以打开扬声器，如要关闭扬声器时则为：
AND AL，0FCH
OUT 61H，AL
当从8255中采集到输入的数据时，需要确定相应的频率，所以在软件编程时要建立一个数据表：
TABLE DW 493，440，392，349，329，293，261
把相应的频率送到一个寄存器上，通过公式：
计数值=533H×896÷ f=1234DCH÷ f
算出计数值，再把算得的计数值送给8253，就可产生所要频率的方波。在把计数值送8253前，必须先把8253进行初始化：
MOV AL，0B6H
OUT 43H，AL
使其选用通道2，工作在方式3下。
就整个电路而言，接好电路后，通过软件编程不断地采集从8255口中输入的信号，而8个开关都接在8255的A口上，只要有开关按下，就会采集到一个数据，根据这个数据与事先编好的表对应，得到一个计数值，把这个计数值送给8253的通道2，8253的通道2工作的方式3下，这样就可以产生满足频率要求的发声方波。这个方波经驱动放大就可以使扬声器发出相应的声音。所以8255在这里完成两个任务，它不仅从A口中采集到数据，而且B口的PB1和PB0两个位要控制发声。8253的主要任务就是产生所要求发声的不同频率的方波。
3、详细设计
3.1主要的宏和过程的实现
3.1.1DISPLAY显示宏
为将事先定义的数据段字符串显示在屏幕上，定一个参数为b的宏。将b的地址传到DX。随后调用DOS09号功能调用。将字符串显示到屏幕。调用DISPLAY的实例为：
DISPLAY INFO1
DISPLAY INFO2
DISPLAY INFO3
DISPLAY MUSLIST
在此段代码中，程序显示提示作用的字符串和歌曲列表。
DISPLAY宏具体实现如下：
DISPLAY MACRO b
LEA DX,b
MOV AH,9
INT 21H
ENDM
3.1.2ADDRESS音乐地址宏
歌曲包含节拍和频率。此处定义的音乐地址宏包含两个参数，将歌曲频率地址导入SI将歌曲节拍导入BP。当选择不同的歌曲时，主程序调用该宏，将用户要求的歌曲的频率和节拍导入，以便在MUSIC中实现发声。
音乐地址宏实现如下：
ADDRESS MACRO A,B
LEA SI,A
LEA BP,DS:B
ENDM
3.1.3MUSIC宏
在ADDRESS中，程序已经将歌曲的首个频率地址和首个节拍地址分别导入SI、BP。为了检测歌曲是否结束，在MUSIC中，首先将SI传递到DI，DI与-1相减，如等于0，则得出该频率定义为-1 。在歌曲频率表定义中将-1定为该歌曲结束标志，此时MUSIC跳出结束。
若该频率不为-1。调用通用发生程序GENSOUND，将该音符按照频率和节拍表发声。发声后SI、BP分别加2，跳转到下一个音符的频率和节拍，继续检测歌曲是否结束。如频率不为0，继续将该音符发声，并循环此过程。
具体实现方法如下：
MUSIC PROC NEAR
PUSH DS
SUB AX,AX
PUSH AX
FREG:
MOV DI,[SI]
CMP DI,-1
JE END_MUS
MOV BX,DS:[BP]
CALL GENSOUND
ADD SI,2
ADD BP,2
JMP FREG
END_MUS:
RET
MUSIC ENDP
3.1.4通用发生程序GENSOUND
该发生程序是在修改BEEP发声程序的基础上，以实现为8088/86编写一个任意频率和任意持续时间的通用发声程序。该程序包括以下三个步骤：（1）在8253/54 中的43端口送一个控制字0B6H（10110110B），该控制字对定时器2进行初始化，使得定时器2准备接受计数初值。
（2）在8253/54中的42H端口装入一个16位计数值，已建立将要产生的声音频率。
（3）把输出端口61H的0、1两位置1，发出声音。
具体实现如下：
GENSOUND PROC NEAR
PUSH AX
PUSH BX
PUSH CX
PUSH DX
PUSH DI
MOV AL,0B6H
OUT 43H,AL
MOV DX,12H
MOV AX,348ch
DIV DI
OUT 42H,AL
MOV AL,AH
OUT 42H,AL
IN AL,61H
MOV AH,AL
OR AL,3
OUT 61H,AL
WAIT1:
MOV CX,3314
call waitf
DELAY1:
DEC BX
JNZ WAIT1
MOV AL,AH
OUT 61H,AL
POP DI
POP DX
POP CX
POP BX
POP AX
RET
GENSOUND ENDP
该GENSOUND程序能产生19~65535Hz的声音，这个频率的下限是使除法不产生溢出的最小值。其上限65535是多余的，因为人能听到的声音最高频率为20000Hz。
此外一般情况下，GENSOUND程序产生的声音不单单和频率有关，还和CPU有关。CPU工作频率越高，时延越短，产生的声音越急促。为了使程序产生一个与CPU 工作频率无关的合适时延，在MUSCI中调用了一个时间延时程序WAITF。
3.1.5WAITF延时程序
80x86的各种处理器采取了6~66MHz的工作频率，loop指令的执行时间在这些处理器上也不相同。为了建立一个与处理器无关的延时，IBM采用了一种利用硬件产生时间延时的方法，即通过监控端口61H和PB4，使PB4每15.08微秒触发一次，一产生一个固定不变的时间基准。在IBM PC AT BIOS 的WAITF子程序，就是一个产生Nx15.08微秒时间演示的程序。调用WAITF子程序时，CX寄存器必须装入15.08微秒的倍数N。
利用WAITF子程序能获得任意的时间延时，而不必在考虑CPU的型号和工作频率。
具体实现如下：
waitf proc near
push ax
waitf1:
in al,61h
and al,10h
cmp al,ah
je waitf1
mov ah,al
loop waitf1
pop ax
ret
waitf endp
3.1.6CLEAR清屏程序
当程序初始化或用户输入错误时，程序调用CLEAR清屏程序。
清屏程序将AX、BX、CX、DX先入栈，以保存现场，保证清屏后重新执行不会出现错误。随后启用BIOS功能调用，将屏幕初始化或上卷。
其中AL=0表示初始化窗口，AL=上卷行数，BH=卷入行属性，CH/CL=左上角行/列号，DH/DL=右上角行/列号。该程序段表示从左起0行0列到右起24行79列全部清屏。
将屏幕清空后重新将AX、BX、CX、DX出栈。
clear proc near
push ax
push bx
push cx
push dx
mov ah,6
mov al,0
mov ch,0
mov cl,0
mov dh,24
mov dl,79
mov bh,7
int 10h
pop dx
pop cx
pop bx
pop ax
ret
clear endp
3.1.7RETU退出
当程序要求退出时，主程序会调用RETU进行退出。RETU程序内容实际为一个BIOS功能调用。
RETU:
MOV AH,4CH
INT 21H
3.2主程序实现
3.2.1数据段定义
数据段分别定义了INFO1、INFO2、INFO3 、INFO4、INFO5各字符串分别显示程序运行之初对用户的提示。MUSLIST 中显示用户能选择的三首歌曲列表。
程序用MUS_FREG、MUS_TIME分别定义了音乐频率和节拍。使得发声程序可以按照理想的要求发出连续的乐曲。节拍和频率定义原理如下：
乐曲是按照一定的高低、长短和强弱关系组成的音调，在每一首乐曲中，每个
音符的音高和音长与发声系统中的频率、节拍有关。可参考下表：
音名 C D E F G A B C D E F G A B C
唱名 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 i频率（HZ）131 147 165 175 196 220 247 262 294 330 349 392 440 492 523
其中，低音阶从低音C（131HZ）到中央C（262HZ），高音阶从中央C（262HZ）到高音C（523HZ）。组成乐曲的音符的频率值和持续时间是乐曲程序发声所必需的两组数据，频率可以查上表，音符的持续时间根据乐曲的速度及每个音符的节拍数来确定。在4/4拍中，四分音符为一拍，每小节四拍，全音符持续四拍，二分音符持续二拍，四分音符持续一拍，八分音符持续半拍。如果给全音符分配1秒（100*10ms）的时间，则二分音符持续时间为0.5秒，四分音符持续时间为0.25秒，八分音符持续时间为0.125秒。
知道了音调及频率、时间的关系后，可以按照乐曲的乐谱将每个音符的频率和持续时间定义为两个数据表，然后编写程序依次取出表中的频率值和时间值。
“玛丽有只小羊羔”的乐谱如下：
3 2 1 2 | 3 3 3 —| 2 2 2 — | 3 5 5 —| 3 2 1 2 | 3 3 3 3 | 2 2 3 2 | 1 —— |
可设置该乐曲的频率表如下：
MUS1_ F DW 330，294，262，294，3DUP (330)
DW 3DUP (294)，330，392，392
DW 330，294，262，294，4DUP (330)
DW 294，294，330，294，262，-l
设置该乐曲的节拍时间表如下：一般延迟时间取10ms的倍数。
MUSl—T DW 6 DUP (25*8)，50*8
DW 2 DUP (25*8，25*8，50*8)
DW 12 DUP (25*8)，100*8
3.2.2堆栈段定义
程序定义了一个长度了200的堆栈段，如下：
STACK SEGMENT
DB 200 DUP ('STACK')
STACK ENDS
3.2.3初始化
程序初始化使用了BIOS功能调用。使用0AH号功能设置显示方式。本程序对显示要求较为简单，故使用40x25黑白文本、16级灰度方式显示。若要求改变显示方式，可以根据0AH功能设置表自行添加。
START:
MOV AX,DATA
MOV DS,AX
MOV aH, 0
MOV AL,00
INT 10H
。
6、附录
本程序的代码如下：
DATA SEGMENT
INFO1 DB 0DH,0AH,'welcome to this programe!$'
INFO2 DB 0DH,0AH,'there are some music!$'
INFO3 DB 0DH,0AH,'please select which one to play!$'
INFO4 DB 0DH,0AH,'input error!$'
INFO5 DB 0DH,0AH,'please input again!$'
MUSLIST DB 0DH,0AH,'A MUSIC:Mary has a little ship'
DB 0DH,0AH,'B MUSIC:the boat on Taihu lake'
DB 0DH,0AH,'C MUSIC:two tiger'
DB 0DH,0AH,'Q EXIT'
db 0dh,0ah,'$'
;****************************************** 音乐一玛丽有只小羊羔
MUS_FREG1 DW 330,294,262,294,3 DUP (330)
DW 3 DUP (294),330,392,392
DW 330,294,262,294,4 DUP (330)
DW 294,294,330,294,262,-1
MUS_TIME1 DW 6 DUP (25*8),50*8
DW 2 DUP (25*8,25*8,50*8)
DW 12 DUP (25*8),100*8
;****************************************** *音乐二太湖船MUS_FREG2 DW 330,392,330,294,330,392,330,294,330
DW 330,392,330,294,262,294,330,392,294
DW 262,262,220,196,196,220,262,294,332,262,-1 MUS_TIME2 DW 3 DUP(50),25,25,50,25,25,100
DW 2 DUP(50,50,25,25),100
DW 3 DUP(50,25,25),100
;******************************************音乐三两只老虎MUS_FREG3 DW 262,294,330,262
DW 262,294,330,262
DW 330,349,392
DW 330,349,392
DW 392,440,392,349,330,262
DW 392,440,392,349,330,262
DW 294,196,262
DW 294,196,262,-1
MUS_TIME3 DW 50,50,100,100,100
DW 100,100,50,50,100,100
DW 100,100,100,50,50,100
DW 100,100,100,100,100,50
DW 50,100,100,100,100,100
DATA ENDS
;*********************************************************** STACK SEGMENT
DB 200 DUP ('STACK')
STACK ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME DS:DATA,SS:STACK,CS:CODE START:
MOV AX,DATA
MOV DS,AX
MOV aH, 0
MOV AL,00
INT 10H
;********** 定义一个宏显示
DISPLAY MACRO b
LEA DX,b
MOV AH,9
INT 21H
ENDM
;**********************音乐地址宏ADDRESS MACRO A,B
LEA SI,A
LEA BP,DS:B
ENDM
;***********************
DISPLAY INFO1
DISPLAY INFO2
DISPLAY INFO3
DISPLAY MUSLIST
INPUT:
MOV AH,01H
INT 21H
CMP AL,'Q'
JZ retu
CMP AL,'A'
JNZ B0
ADDRESS MUS_FREG1,MUS_TIME1 CALL MUSIC
JMP EXIT1
B0:
CMP AL,'B'
JNZ C0
ADDRESS MUS_FREG2,MUS_TIME2 CALL MUSIC
JMP EXIT1
C0:
CMP AL,'C'
JNZ exit
ADDRESS MUS_FREG3,MUS_TIME3 CALL MUSIC
EXIT1:
DISPLAY INFO5
JMP INPUT
EXIT:
call clear
DISPLAY INFO4
DISPLAY INFO5
DISPLAY INFO1
DISPLAY INFO2
DISPLAY INFO3
DISPLAY MUSLIST
jmp input
RETU:
MOV AH,4CH
INT 21H
;******************************************发声GENSOUND PROC NEAR
PUSH AX
PUSH BX
PUSH CX
PUSH DX
PUSH DI
MOV AL,0B6H
OUT 43H,AL
MOV DX,12H
MOV AX,348ch
DIV DI
OUT 42H,AL
MOV AL,AH
OUT 42H,AL
IN AL,61H
MOV AH,AL
OR AL,3
OUT 61H,AL
WAIT1:
MOV CX,3314
call waitf
DELAY1:
DEC BX
JNZ WAIT1
MOV AL,AH
OUT 61H,AL
POP DI
POP DX
POP CX
POP BX
POP AX
RET
GENSOUND ENDP
;********************************************
waitf proc near
push ax
waitf1:
in al,61h
and al,10h
cmp al,ah
je waitf1
mov ah,al
loop waitf1
pop ax
ret
waitf endp
;********************************************* 音乐播放MUSIC PROC NEAR
PUSH DS
SUB AX,AX
PUSH AX FREG:
MOV DI,[SI]
CMP DI,-1
JE END_MUS
MOV BX,DS:[BP]
CALL GENSOUND
ADD SI,2
ADD BP,2
JMP FREG
END_MUS:
RET
MUSIC ENDP
;************************************ clear!!! 清屏程序clear proc near
push ax
push bx
push cx
push dx
mov ah,6
mov al,0
mov ch,0
mov cl,0
mov dh,24
mov dl,79
mov bh,7
int 10h
pop dx
pop cx
pop bx
pop ax
ret
clear endp
CODE ENDS
END START
乐曲自动演奏器 一、功能介绍 使用FPGA设计一个乐曲自动演奏控制器，将源程序下载至FPGA 器件中，实现乐曲自动演奏。（本设计的乐曲是《友谊天长地久》的部分音乐） 乐曲演奏的原理是：由于组成乐曲的每个音符的频率值（音调）及其持续时间（音长）是乐曲演奏的2个基本数据，因此需要控制输出到扬声器的激励信号的频率高低和该频率信号持续的时间。频率的高低决定了音调的高低，而乐曲的简谱与各音名的频率之间也有固定的对应关系。所有不同频率的信号都是从同一基准频率分频而得来的，由于音阶频率多为非整数，而分频系数又不能为小数，故必须将计算的到的分频数进行四舍五入取整，基准频率和分频系数应综合考虑加以选择，从而保证音乐不会走调。如在4MHz时钟下，中音1（对应的频率值为523.3Hz）的分频系数应该为：4000000/(2*523.3)=0xd3821，这样只需对系统时钟进行3821次分频即可得到所要的中音1。至于其他音符，同样可求出对应的分频系数，这样利用程序可以很轻松地得到对应的乐声。此外，在程序中设置了一个状态机，每250ms改变一个状态（即一个节拍），组成乐曲的每
个音符的频率值（音调）相对应于状态机的每一个状态。只要让状态机的状态按顺序转换，就可以自动播放音乐了。《友谊天长地久》乐谱见下表（注：N一拍；N两拍；N﹒四拍；N﹒八拍；N为乐谱。由于芯片存储容量太小，源程序只加入乐谱的一部分音符) 《友谊天长地久》乐谱 0 5． | 1. 1 1 3 | 2. 1 2 3 | 1. 1 3 5 | 6. 6 | 5. 3 3 1 | 2. 1 2 3 | 1. 6． 6 5 ．． | 1. 6 | 5. 3 3 1 | 2. 1 2 6 | 5 . 3 3 5 | 6. 1 | 5. 3 3 1 | 2. 1 2 3 | 1. 6． 6 5 ．．| 1. 0 ? 简谱中的音名与频率的关系
音乐演奏 1 总体要求与分析 1.1设计要求 本文主要编写一段音乐程序，该程序可以进行如下操作：按大写字母“A”，奏一首歌曲；按大写字母“B”；奏另一首歌曲，曲目自选，可重复操作。按Q 退出程序。 1.2设计思路分析 在IBM-PC/XT机中都带有8253-5定时/计数器，IBM-PC/AT中带有8254定时/计数器，这两种芯片功能十分类似。本文通过对8253-5定时/计数器芯片的操作实现音乐演奏。该声音接口通过汇编语言对8253-5的端口直接进行操作，可以不必要过多的使用BIOS的调用和DOS的调用。 计数器芯片有3个通道，各自具有专用功能。通道0时系统的始终节拍计时器，通道1专用于产生动态RAM的定时刷新信号，通道2用来控制计算机的扬声器的声音频率。该音乐演奏主要用到通道2的功能，使通道2工作在“方波发生器”方式，产生相应频率的音调送至喇叭驱动电路，使喇叭发出不同音调的声音。使用8255A的PB0控制通道2的计数，PB1控制通道2的输出对扬声器产生控制的时间。 人机交互包括屏幕显示提示语以及人工输入相应参数，主要应用到BIOS的10H号中断调用以及DOS的21H号中断调用。BIOS的10H号中断调用用于显示器驱动，设置显示模式和光标位置；DOS的21H号中断调用用于单字符输入以及多字符输出显示。 音乐演奏实现的一个主要步骤是乐谱编程。通过相应的频率表将乐谱中对应的音符转化为计数器的计数初值，节奏通过延时程序转化为对喇叭发音时间的控制，从而实现音符和节拍的数字化。
2 方案设计 音乐的实现主要是对乐谱中的单音符按照一定的音符频率表转化为计数器的计数频率以及喇叭发声的控制时间，通过计数产生相应的控制动作。由此可以有两种方案比较和选择。 2.1 方案一 通过编程使用软件来实现计数和喇叭发声的时间设置，控制8255A并行I/O 接口驱动喇叭发声。CPU每执行一条指令需要耗费一定的时间，这样可以通过循环的方式设置好循环次数，实现软件计数，然后输出相应的高低电平，驱动喇叭发出对应频率和节拍的声音。 利用软件编程方式实现该功能的优点是可以减少硬件开支，便于调试和问题的查找。缺点是CPU开支太大，利用率不高，而且时间不够精准。 2.2 方案二 利用硬件实现频率计数和延时时间的控制，利用8253-5定时/计数器芯片和8255A并行I/O接口芯片。使8253的一个通道工作在“方波发生器”模式，实现对频率的计数；利用8255A的PB3端口实现发声时间的计数控制。这样可以精确的控制时间，减少CPU的开支。 该方案的优点是控制精度提高，同时也减少CPU的开支。缺点是硬件开销比较多。 2.3 方案选择 本文要实现的功能所需要的硬件电路并不是太复杂，一般的IBM-PC/XT/AT 机家族都带有相应的硬件电路。在提高精度与简易程度的比较下，决定采用方案二，这样可以大大提高时间控制精度，同时减少软件程序的复杂度。
湖南人文科技学院 课程设计报告 课程名称：VHDL语言与EDA课程设计 设计题目：乐曲硬件演奏电路设计 系别：通信与控制工程系 专业：电子信息工程 班级：08电信二班 学生姓名: 王世伟朱彩虹 学号:08409249 08409231 起止日期:2011年06月13日~20年06月26日 指导教师:姚毅成继中
教研室主任：侯海良
摘要 乐曲演奏广泛用于自动答录装置、手机铃声、集团电话、及智能仪器仪表设备。实现方法有许多种，随着FPGA集成度的提高，价格下降，EDA设计工具更新换代，功能日益普及与流行，使这种方案的应用越来越多。如今的数字逻辑设计者面临日益缩短的上市时间的压力，不得不进行上万门的设计，同时设计者不允许以牺牲硅的效率达到保持结构的独特性。使用现今的EDA软件工具来应付这些问题，并不是一件简单的事情。FPGA预装了很多已构造好的参数化库单元LPM 器件。通过引入支持LPM的EDA软件工具，设计者可以设计出结构独立而且硅片的使用效率非常高的产品。 本课设在EDA开发平台上利用VHDL语言设计数控分频器电路，利用数控分频的原理设计乐曲硬件演奏电路，并定制LPM-ROM存储音乐数据，以“两只老虎”乐曲为例，将音乐数据存储到LPM-ROM，就达到了以纯硬件的手段来实现乐曲的演奏效果。只要修改LPM-ROM所存储的音乐数据，将其换成其他乐曲的音乐数据，再重新定制LPM-ROM，连接到程序中就可以实现其它乐曲的演奏。 关键词：FPGA；EDA；VHDL；音乐
目录 设计要求 (1) 1、方案论证与对比 (1) 1.1方案一 (1) 1.2方案二 (1) 1.3综合对比 (1) 2 乐曲演奏电路原理 (2) 2.1 音乐演奏电路原理 (2) 2.2 音符频率的获得 (2) 2.3 乐曲节奏的控制 (3) 2.4 乐谱发生器 (3) 2.5 乐曲演奏电路原理框图 (3) 3音乐硬件演奏电路的设计实现 (4) 3.1 地址发生器模块 (4) 3.1.1 地址发生器的VHDL设计 (4) 3.2 分频预置数模块 (6) 3.2.1 分频预置数模块的VHDL设计 (6) 3.3 数控分频模块 (8) 3.3.1 数控分频模块的VHDL设计 (8) 3.4 music模块 (10) 3.4.1 音符数据文件 (10) 3.5.2 LPM-ROM定制 (12) 3.6 顶层文件 (14) 4 时序仿真及下载调试过程 (16) 4.1 时序仿真图 (16) 4.2 引脚锁定以及下载 (17) 4.3调试过程及结果 (17) 5扩大乐曲硬件演奏电路的通用性 (18) 5.1 完善分频预置数模块的功能 (18) 设计总结与心得体会 (21) 参考文献 (22)
题目：从听卡农钢琴曲谈音乐的魔力 【摘要】：好的音乐是拥有引人入胜的魔力，本文从一首名为《卡农》的钢琴曲出发，局部上解读音乐带给人从人生，爱情，成长，时间价值方面的不同感受。 【关键词】：音乐；卡农；人生；魔力 前言 音乐无须懂，它不具有空间造型性,也不是类似于语言的声音符号。但每个人对听到音乐选旋律都有他不同却又独特的见解和感受。就算是同一首曲子，在不同的时期不同的心情，也能听出截然不同的味道和感情。 大乐豪瓦格纳说：音乐所表现的东西是永恒的、无限的和理想的；它表现的不是某一个个人在某种状态下的激情、爱欲、郁闷，而是激情本身、爱欲本身和郁闷本身。 是的，音乐就拥有这么神奇引人入胜的魔力，音乐的这种魔力主要是因为它有一种最高的性能——它能够不求助于任何推理的形式，而复制出任何内心运动来；我们知道，这类推理的形式是种类繁多，而同时又有很大的局限性的，它们在表达人的内心运动时，最多只能说明和描绘我们的感情，但是，它们或完全不能直接表达感情的强度，或只能用形象或比拟来表达一个大概。反之，音乐却能同时即表达了感情的内容，又表达了感情的强度；它是具体化的、可以感觉得到我们心灵的实质。它可以感觉得到的渗入我们的内心，像箭一样，像朝露一样，像空气一样渗入我们的内心：它充实了我们的心灵。 卡农 每个人听卡农，都能听出许多不同的感受。因为卡农里承载的东西太多。悲伤，欢喜，愉悦，关于生和死轮回的不可捉摸。 卡农Canon——复调音乐的一种, 它并非曲名，而是一种曲式，字面上意思是「轮唱」，简单的讲，就是有数个声部的旋律依次出现，交叉进行，互相模仿，互相追随，给人绵延不断的感觉。一个声部的曲调自始至终追逐着另一声部,直到最后……最后的一个小结,最后的一个和弦,它们会融合在一
重庆交通大学计算机与信息学院设计性实验报告 班级：通信工程专业 07 级 2 班 姓名（学号）： 实验项目名称：乐器演奏电路设计 实验项目性质：设计性 实验所属课程： VHDL 实验室(中心)： 指导教师：徐雯娟 实验完成时间： 2009 年 12 月 13 日
一、实验目的 1，了解普通扬声器的工作原理； 2，了解QuartusII4.1中提供了宏功能元件库mega_lpm。 3，使用LPM_ROM参数化存储模块。 二、实验内容及要求 要求能够演奏出《友谊地久天长》的曲调或可另选一段较完整的曲调。 （扩展要求：能够从数码管上显示出当前曲调的简谱和频率） 三、实验原理 1，音符的频率： 可以由上图中的U3获得，这是一个数控分频器。由其clk 端输入一具有较高频率（这里是12MHz）的信号，通过U3分频后由SPKOUT输出，U3对clk 输入信号的分频比由11位预置数Tone[10..0]决定。SPKOUT的输出频率将决定每一音符的音调，这样，分频计数器的预置值Tone[10..0]与SPKOUT 的输出频率，就有了对应关系。
2，音符的持续时间： 须根据乐曲的速度及每个音符的节拍数来确定，图中模块U2的功能首先是为U3提供决定所发音符的分频预置数，而此数在U3输入口停留的时间即为此音符的节拍值。模块U2是乐曲简谱码对应的分频预置数查表电路，其中设置了乐曲全部音符所对应的分频预置数（一共8个），每一音符的停留时间由音乐节拍和音调发生器模块U1的clk的输入频率决定（如为4Hz）,这8个值的输出由对应于U2的3位输入值Index[2..0]确定。3，乐谱的存储： 在U1中设置了一个7位二进制计数器（计数最大值为65），作为音符数据ROM 的地址发生器。这个计数器的计数频率若选为4Hz，即每一计数值的停留时间为0.25秒，恰为当全音符设为1秒时，四四拍的4分音符持续时间。随着U1中的计数器按4Hz的时钟速率作加法计数时，即随地址值递增时，音符数据ROM 中的音符数据将从ROM中通过ToneIndex[2..0]端口输向U2模块，乐曲就开始连续自然地演奏起来了。 四、实验仪器、材料 1，2MHZ和4HZ的信号源 2，ACEX1K EP1K30TC144—1芯片 3，扬声器 五、方案设计（设计性实验需要，综合性实验无该项） 1，音符的产生： 音符的产生是利用数控分频器模块SPKEAR对输入的时钟信号CLK400KHZ进行分频，预置数为TONE[10..0],然后分频得出频率为CLK/2*(2048- TONE[10..0]),通过控制输入预置数TONE[10..0]来达到不同的输出频率,以达到控制扬声器发出不同的声音。 例如：当设置预置数TONE[10..0]为1538时，输出SPKEAR频率为396,为低音5。 2，频率的分频： 由于实验给定信号源为12MHZ，不满足数控分频器模块SPKEAR对输入时钟信号的要求，遂其进行30分频（PULSE30），产生0.4MHZ的时钟信号。 3，预置数的产生：
湖南师范大学硕士研究生入学考试自命题考试大纲 考试科目代码;[ 973 ] 考试科目名称：器乐演奏理论与实践 一、考试形式与试卷结构 1）试卷成绩、技法演唱及考试时间 试卷满分为150分，考试时间为180分钟。 2）答题方式：闭卷、笔试、技法演唱或演奏考试。 3）试卷内容结构及所占分值 音乐分析约占50分 器乐演奏约占100分 4）题型结构 分析论述题：共50分 1曲式图示，25分 2 分析报告，25分 器乐演奏：共100分 二、考试内容与考试要求 1）音乐分析部分 考试目标： 考察学生对于音乐发展逻辑的把握能力。其中包括：音乐陈述结构特点、曲式结构特点、调性布局特点等。在此基础上，能够用简明的曲式图示说明音乐的逻辑运动过程，并用文字就音乐本体的发展特点进行简要说明。 考试内容： 1、陈述结构类型：乐汇、乐句、乐段、乐段的扩展、群结构、自由结构 2、曲式结构类型：单一部曲式、单二部曲式、单三部曲式、复合再现三部曲式、变奏曲 式、回旋曲式、奏鸣曲式、回旋奏鸣曲式等。 2）器乐演奏部分（接收手风琴、扬琴、古筝、二胡方向考生） 请考生们准备四首大型器乐曲目： 三、参考书目： 杨儒怀著：《音乐的分析与创作》，人民音乐出版社2003年。
吴春福编著：《音乐考研复习精要曲式与作品分析》，湖南文艺出版社2007年。 谢福源编著：《音乐分析谱例集》，湖南文艺出版社2014年。 夏雄军著：《手风琴演奏与教学》2009年上海百佳出版社 李聪、葛佳麒主编：《流行手风琴曲集合-缤纷手风琴世界》上海音乐出版社2010.4 张自强、李遇秋，主编，任士荣、杨文涛、闪源昌、杨屹、李锐。《全国手风琴演奏（业余）考级作品集》[第九级、第十级]（最新修订本），全国乐器演奏（业余）委员会、手风琴专家委员会编。文化艺术出版社，1998年3月 黄河主编《全国扬琴演奏考级作品集》人民音乐出版社2011年 桂习礼主编《跟名师学扬琴：学扬琴三十课》国际文化出版公司2003年 王中山编著：《全国古筝演奏考级作品集》（第九级，第十级）安徽文艺出版社2008.5 于红梅编著：《二胡音乐会曲集》华乐出版社2005 《全国二胡演奏考级作品集》人民音乐出版社2003 以及相关书目
课程设计任务书 学生姓名：王琨专业班级：自动化1105班 指导教师：向馗工作单位：自动化学院 题目: 音乐演奏程序设计 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1．使用汇编语言设计一个在计算机上运行的音乐演奏程序。 2．屏幕显示钢琴图像。 3．实现以下附加功能：按“D”键，加快播放速度，按“E”键，降低播放速度。 4. 按"X"鍵，退出。 5．撰写课程设计说明书。内容包括：摘要、目录、正文、参考文献、附录（程序清单）。正文部分包括：设计任务及要求、方案比较及论证、软件设计说明（软件思想，流程，源程序设计及说明等）、程序调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。 时间安排： 12月30日-----12月31日查阅资料及方案设计 1月2日-----1月3日编程 1月6日调试程序 1月7日-----1月8日撰写课程设计报告 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
摘要 汇编语言（Assembly Language）是面向机器的程序设计语言。在汇编语言中，用助记符（Memoni）代替机器指令的操作码，用地址符号（Symbol）或标号（Label）代替指令或操作数的地址，如此就增强了程序的可读性并且降低了编写难度，象这样符号化的程序设计语言就是汇编语言，因此亦称为符号语言。使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，还要由汇编程序或者叫汇编语言编译器转换成机器指令。因为用汇编语言设计的程序最终被转换成机器指令，故能够保持机器语言的一致性，直接、简捷，并能像机器指令一样访问、控制计算机的各种硬件设备，如磁盘、存储器、CPU、I/O端口等。使用汇编语言，可以访问所有能够被访问的软、硬件资源。 使用的编译软件是masm for windows ,MASM是微软公司开发的汇编开发环境，拥有可视化的开发界面，使开发人员不必再使用DOS环境进行汇编的开发，编译速度快，支持80x86汇编以及Win32asm，是Windows下开发汇编的利器。它与Windows平台的磨合程度非常好，但是在其他平台上就有所限制，使用MASM 的开发人员必须在Windows下进行开发。 关键词：汇编语言、MASM、DOS环境
江西理工大学应用科学学院 SOPC/EDA综合课程设计报告 设计题目：硬件音乐演奏电路 设计者：徐达健 学号：08040108131 班级：测控081 指导老师：王忠锋 完成时间：2011年01月07日 设计报告综合测试总评 格式（10）内容 (40) 图表 （10） 答辩 （20） 平时 （20）
目录 一：设计原理 (3) 二：总体框图 (5) 三：选择器件 (7) 四：功能模块： (8) 1：NoteTabs模块（程序仿真图） (8) 2：ToneTaba模块（程序仿真图） (11) 3：Speakera模块（程序仿真图） (12) 五：总体设计电路图 (16) 1．顶层设计的电路原理图（Songer模块） (16) 2．Songer模块的程序 (16) 3．Songer顶层文件的仿真图形 (17) 4、锁定引脚 (17) 5、下载验证 (18) 六：结束语 (19)
七：心得体会 (20) 八：参考文献 (21) 一、设计原理 1.音乐演奏电路原理 这种频率的振荡可以用不同音符的代码所控制，从而分出不同频率的振荡，它采用编程方式将各种音符的代码预先存的计算机的内存中，利用软件和一定硬件电路配合将存放的乐曲代码有节地进行演奏，产生电子音乐。乐曲中每个音符的发生频率及其持续时间是乐曲能够连续演奏的两个关键因素。 图1.1 音乐演奏电路原理图
2.音符频率的获得 多本文中选取750KHz的基准频率。由于现有的高频时钟脉冲信号的频率为12MHz，故需先对其进行16分频，才能获得750KHz的基准频率。对基准频率分频后的输出信号是一些脉宽极窄的尖脉冲信号（占空比=1/分频系数）。为提高输出信号的驱动能力，以使扬声器有足够的功率发音，需要再通过一个分频器将原来的分频器的输出脉冲均衡为对称方波（占空比=1/2），但这时的频率将是原来的1/2。表1中各音符的分频系数就是从750KHz 的基准频率二分频得到的375KHz频率基础上计算得到的。 由于最大分频系数是1274，故分频器采用11位二进制计数器能满足要求，乐曲中的休止符，只要将分频系数设为0，即初始值=2048-1=2047，此时扬声器不会发声。3.乐曲节奏的控制 本文中的梁祝乐曲，最小的节拍为1/4拍，若将1拍的时间定为1秒，则只需要提供一个4Hz的时钟频率即可产生1/4拍的时长（0.25秒），对于其它占用时间较长的节拍（必为1/4拍的整数倍）则只需要将该音符连续输出相应的次数即可。 计数时钟信号作为输出音符快慢的控制信号，时钟快时输出节拍速度就快，演奏的速度也就快，时钟慢时输出节拍的速度就慢，演奏的速度自然降低。 4.乐谱发生器 本文将乐谱中的音符数据存储在NoteTABS中，如“梁祝”乐曲中的第一个音符为“3”，此音在逻辑中停留了4个时钟节拍，即1秒的时间，相应地，音符“3”就要在NoteTABS 中连续的四个地址上都存储。当一个4Hz的时钟来时，相应地存入NoteTABS中一个音符数据。
山东工商学院 电子设计大赛 作品设计报告 题目：音乐演奏器设计 队名： XXXXXX 成员： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 提交时间： 2016.7.1
目录 一、引言....................................................................................................................................... ３ 二、方案比较以及选择................................................................................................................. ３ 2.1 控制模块选择方案......................................................................................................... ３ 2.2 按键选择方案.................................................................................................................. ４ 三、硬件设计及说明..................................................................................................................... ４ 3.1系统组成及总体框图...................................................................................................... ４ 3.2元件简介........................................................................................................................... ５ 3.3 各功能模块原理图.......................................................................................................... ６ 四、软件设计................................................................................................................................. ８ 4.1 音乐相关知识.................................................................................................................. ８ 4.2用单片机实现音乐的节拍............................................................................................... ９ 4.3用单片机产生音频脉冲................................................................................................... ９ 五、系统调试................................................................................................................................. ９ 5.1硬件调试........................................................................................................................... ９ 5.2 软件调试...................................................................................................................... １０ 六、总结..................................................................................................................................... １０ 七、参考文献............................................................................................................................. １０附录1：元器件清单...................................................................................... 错误！未定义书签。附录2：电路原理图.................................................................................................................. １１
信息与电气工程学院 电子信息工程CDIO一级项目（2013/2014学年第一学期） 题目：音乐演奏程序设计 专业班级：xxxxxxxxxxxxxxxxx 学生姓名：xxxxxxx 学号：xxxxxxxxx 指导教师：xxxxxxx 设计周数： 设计成绩： 2013年12月28日
1、项目设计目的 1.1掌握接口电路的应用和设计技术。 1.2掌握汇编语言的设计思路。 1.3掌握8086的控制流程，以及8255和8253芯片的功能。 1.4用汇编程序完成键控音乐播放器,用8253定时器来产生声音。 1.5使学生能够较全面地巩固和应用课堂中所学的基本理论和程序设计方法，能够较熟练地完成汇编语言程序的设计和调试。 2、项目设计正文 2.1设计内容 要求完成一个音乐程序，即通过按下键盘上某个按键就可以按预先设定的程序播放音乐或者终止程序。比如：按大写字母“1”，唱乐曲“沂蒙山小调”；按大写字母“2”，唱乐曲“生日快乐”按大写字母“3”，唱乐曲“棉花糖”；按"4"键，退出。并且可以重复操作。 2.2总体设计思路 在IBM-PC/XT机中都带有8253-5定时/计数器，IBM-PC/AT中带有8254定时/计数器，这两种芯片功能十分类似。本文通过对8253-5定时/计数器芯片的操作实现音乐演奏。该声音接口通过汇编语言对8253-5的端口直接进行操作，可以不必要过多的使用BIOS的调用和DOS的调用。 计数器芯片有3个通道，各自具有专用功能。通道0时系统的始终节拍计时器，通道1专用于产生动态RAM的定时刷新信号，通道2用来控制计算机的扬声器的声音频率。该音乐演奏主要用到通道2的功能，使通道2工作在“方波发生器”方式，产生相应频率的音调送至喇叭驱动电路，使喇叭发出不同音调的声 音。使用8255A的PB 0控制通道2的计数，PB 1 控制通道2的输出对扬声器产生控制的时间。 人机交互包括屏幕显示提示语以及人工输入相应参数，主要应用到BIOS的10H号中断调用以及DOS 的21H号中断调用。BIOS的10H号中断调用用于显示器驱动，设置显示模式和光标位置；DOS的21H号中断调用用于单字符输入以及多字符输出显示。 音乐演奏实现的一个主要步骤是乐谱编程。通过相应的频率表将乐谱中对应的音符转化为计数器的计数初值，节奏通过延时程序转化为对喇叭发音时间的控制，从而实现音符和节拍的数字化。 2.3流程图 2.3.1主程序流程图
“交响乐赏析课”的学习总结与心得 第二次课： 交响乐的课程，作为一个不是专业学习音乐的同学，交响乐对我来说，似乎很难去欣赏，日常生活我也只是听流行歌曲。怀着一种认真了解一下交响乐的心情，我开始了交响乐赏析这门课。 世界音乐划分为东亚音乐（中国）、南亚音乐（印度）、西亚北非音乐（古埃及、古阿拉伯）、欧洲音乐（古希腊）以及非洲音乐，以及在它们的传播与交流中形成的拉丁美洲音乐和东南亚音乐。其中欧洲音乐在世界音乐发展史中影响力最大，它建立有系统、完善的技术体系和理论体系，是专业音乐的典范。在欧洲音乐的发展中所孕育出的最高级音乐形式便是交响音乐。 交响乐最早可以追溯到文艺复兴时期的意大利罗马，之后的巴洛克时期，古典主义时期，浪漫主义时期，现代主义时期是它发展的几个重要时期，这节课我们讲述了巴洛克时期的
交响乐。这个时期的音乐以巴赫为典范，马不停蹄的节奏，展现阶梯式的力度变化，突强 突弱，主调与复调结合，其中《D小调托卡塔与赋格》完美的展现了复调音乐的谐和之美。在课上我们欣赏了巴赫的《D小调托卡塔与赋格》，这音乐是一种赋格这一种复杂而严谨 的形式，是复调音乐的一种。管风琴的演奏使他显得神圣而庄严。饱满而有力的引子，为 全曲宏伟的气势作了渲染和铺垫，然后，乐曲奏出音响宏大的和弦，接着呈现出托卡塔主题，带有戏剧性的成分。被尊称为西方“现代音乐”之父的巴赫，同时也是西方文化史上 最重要的人物之一，他的音乐集成了巴洛克音乐风格的精华，欣赏了这首交响乐后，我也 算是体会一下巴赫真正的魅力。 2014.3.3 第三次课： 继续上节课对巴洛克乐风的学习，本节课依然介绍有关巴洛克时期的音乐。 巴罗克音乐发端于意大利佛罗伦萨歌剧（一种深受其国王重视的集绘画、雕塑、建筑、舞蹈、声乐、器乐于一身的崭新艺术形式）之诞生的1600年，止于巴赫去世的1750年。 巴罗克音乐的精华最后集中在德国，以巴赫和亨德尔的作品为代表。为巴罗克音乐作出贡 献的还有意大利的维瓦尔第、蒙特威尔第；法国的吕利、拉摩；英国的普赛尔等。新涌现 的王侯和贵族阶层日渐取得了与教会一样的音乐消费资格，随即又以支持者的姿态改变着 乐坛，音乐不再只专美于上帝，它更是要献给全人类的礼物。 课上，我们欣赏了《小步舞曲》、《诙谐曲》、《G弦上的咏叹调》、《C大调前奏曲-圣母颂》、《哈利路亚》。《小步舞曲》速度中庸，但是风格典雅，有一种音乐的中性美；《诙谐曲》让我们心情愉悦，音乐欢快；《G弦上的咏叹调》的速度不快，但却有一种华
摘要 如今，单片机控制音乐播放的例子不胜枚举，音乐演奏系统也广泛的应用，而利用单片机存储音乐，控制播放，弹奏乐曲更为广泛。它有功能多﹑价格优﹑外围电路简单的特点，不仅很受音乐爱好者及音乐芯片制造商的热衷，而且是一般家庭都能承受得了的经济投入范围之内。利用单片机发声键盘操作直观简单。对于初学者来说，是很容易弹奏的。本设计为基于单片机的音乐演奏系统，设计出一种不仅要使单片机可以播放音乐关键在于还有能够弹奏自己想弹奏的音乐。 本文设计出一种基于STC89C52的简单音乐演奏系统，利用单片机技术、LM386音频功放芯片、4x4键盘、SPEAKER、以及74HC595和LED数码管实现原理图设计到电路板设计开发，并用C51高级语言进行键盘识别程序设计和音频脉冲输出程序的设计。最终能够实现乐曲演奏和自动播放音乐，并且可以通过LED数码管显示音符和音调的高低。 关键词：STC89C52；音频脉冲；键盘识别；播放音乐
Abstract At present, the examples of microcontroller control music playback is too numerous to enumerate, at the same time,the music performance system is also widely used, make the best use of microcontroller which can store music, control playback, playing music.The advantage of the music performance system contains multiple functions,excellent price,simple peripheral circuit.The features of the music performance system not only popular with music lovers and music chip manufacturers, but also accepted by general family for it price.The keyboard operation is simple under the use of microcontroller.It is easy for beginner to play. The design of music performance system based on microcontroller, it can not only play music but also play the music which we want to. This paper designs a simple music system which is based on STC89C52 which make full use of microcontroller technology, the LM386 audio amplifier chip, 4x4 keyboard, SPEAKER, 74HC595 and LED digital tube.It realizes from schematic design to circuit board design and development, and use C language accomplish keyboard identify program design and audio pulse output program design. Finally the design realizes the music play and auto play music,it can display the high or low of notes and tone through the LED digital tube . Key words: STC89C52; audio pulse; keyboard; play the music
钢琴艺术赏析 管风琴就是键盘乐器不？ 1 【单选题】弦鸣乐器就是由弦振动发音的乐器,与键盘乐器相关的弦鸣乐器包括(C)。 A、管风琴、手风琴、簧风琴 B、管风琴、古钢琴、近代钢琴 C、古钢琴、近代钢琴、现代钢琴 D、古钢琴、手风琴、现代钢琴 2 【单选题】所有形式的管风琴都有( B)。 A、音栓、音箱、杠杆、琴键 B、音栓、杠杆、琴键、供气装置 C、音栓、杠杆、脚键盘 D、音箱、键盘、音管、供气装置 3 【单选题】(C)与钢琴在键盘乐器的演进过程中有着密不可分的血缘关系。 A、簧风琴 B、手风琴 C、管风琴 D、古钢琴 4
【单选题】17世纪末、18世纪初,管风琴音乐在(A)进入鼎盛时期,管风琴音乐成了宗教音乐的代表 A、德国 B、英国 C、美国 D、法国 5 【单选题】(D)的作用使管风琴的音色变得多样化。 A、琴键 B、杠杆 C、音管 D、音栓 6 【单选题】巴赫与亨德尔都就是杰出的音乐大师,她们所生活的时代正就是(A)的盛期。 A、管风琴 B、古钢琴 C、手风琴 D、近代钢琴 7 【判断题】管风琴不就是键盘乐器。× 8
【判断题】管风琴就是依靠音栓发音。× 9 【判断题】巴赫与亨德尔都就是管风琴大师。√ 10 【判断题】17世纪末、18世纪初,管风琴就是宗教音乐的代表。√ 钢琴乐器的前身 1 【单选题】发音比较柔弱、纤细、音量有限就是(B)。 A、古钢琴 B、击弦古钢琴 C、拨弦古钢琴 D、羽管键琴 2 【单选题】古钢琴属于哪个时期的键盘乐器(A)。 A、巴洛克时期 B、古典主义时期 C、浪漫主义时期 D、印象主义时期 3 【单选题】拨弦古钢琴通常会有(B)键盘与音栓装置,来改变力度与音色。 A、一层 B、二层
成绩 指导教师： 日期： 《EDA技术与VHDL语言设计》 课程设计 题目： EDA技术及其应用 ——乐曲演奏电路 姓名：陈 院系：电子信息工程学系 专业：电子信息工程 班级：电信092 学号： 910706220 指导教师：余尤好 2011年12 月
EDA 技术及其应用 ——乐曲演奏电路 陈 （电子信息工程学系 指导教师：余尤好） 摘要：利用EDA 技术对乐曲演奏电路进行仿真，设计者在EDA 软件平台上，用硬件描述语言HDL 完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作.EDA 是电子设计自动化（Electronic Design Automation ）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD ）、计算机辅助制造（CAM ）、计算机辅助测试（CAT ）和计算机辅助工程（CAE ）的概念发展而来的。 关键词：EDA 技术 仿真 乐曲演奏 一、概述 1.1设计目的及要求 本实验课程的目的，旨在通过上机实验，使学生加深理解EDA 技术的基本方法，帮助和培养学生建立利用原理图和硬件描述语言进行电路设计的基本方法和利用EDA 工具软件（MAX+plus Ⅱ或Quartus7.2）设计简单数字电子系统的能力，为以后从事有关数字电子系统方面的设计和研究开发工作打下基础。 为使演奏能循环进行，需另外设置一个时长计数器，当乐曲演奏完成时，保证能自动从头开始演奏。 1.2实验前预习 每次实验前，学生须仔细阅读本实验指导书的相关内容，明确实验目的和实验内容；明确实验原理与步骤；复习与实验内容有关的理论知识；预习仪器设备的使用方法、操作规程及注意事项。 1.3设计环境 计算机 MAX+plusII10.2 二、设计过程及原理 2.1乐曲演奏的原理 组成乐曲的每个音符的频率值（音调）及其持续的时间（音长）是乐曲能连续演奏所需的两个基本数据，因此只要控制输出到扬声器的激励信号的频率高低和持续时间，就可以使扬声器发出连续的乐曲声。首先来看怎样控制音调的高低变化。如下图1是乐曲演奏电路的原理框图，其中，乐谱产生的电路用来控制音乐的音调和音长。控制音调通过设置计数器的预置数来实现，预置不同的数值就可以使计数器产生不同频率的信号，从而产生不同的音调。控制音长是通过控制计数器预置数的停留时间来实现的，预置数停留的时间越长，则该音符演奏的时间越长。每个音符的演奏时间都是0.25s 的整数倍，对于节拍长的音符，如2分音符，在记谱时将该音名连续记录两次即可。 6MHz 扬声器 4Hz 数码管 图1 乐曲演奏电路原理框图 反馈预置计数器 2分频器 曲谱产生 音符显示
EDA课程设计题目：乐曲硬件演奏电路的VHDL设计 专业：通信工程 班级：通信082 姓名：谢振峰 学号：0810920213
一、 设计题目： 乐曲硬件演奏电路的VHDL 设计 二、 设计目标： 1）能够播放“梁祝”乐曲。 2）能够通过LED 显示音阶。 3）具有“播放/停止”功能，并在此基础上实现“按键演奏”的电子琴功能。 三、 设计原理： 1. 音乐基础知识 一段简单乐谱由音调和节拍组成，音调表示一个音符唱多高的频率，节拍表示一个音符唱多长的时间。音符的节拍我们可以举例来说明。 在一张乐谱中，我们经常会看到这样的表达式，如1=C 4 4 、1=G 43 …… 等等。以43 为例加以说明，它表示乐谱中以四分音符为节拍，每一小结有三拍。比如： 图1 其中1 、2 为一拍，3、4、5为一拍，6为一拍共三拍。1 、2的时长为四分音符的一半，即为八分音符长，3、4的时长为八分音符的一半，即为十六分音符长，5的时长为四分音符的一半，
即为八分音符长，6的时长为四分音符长。那么一拍到底该唱多长呢？一般说来，如果乐曲没有特殊说明，一拍的时长大约为400—500ms 。我们以一拍的时长为400ms为例，则当以四分音符为节拍时，四分音符的时长就为400ms，八分音符的时长就为200ms，十六分音符的时长就为100ms。 2.原理图框图： 图2.框图 3.原理图说明 音乐播放原理说明 音符的频率由数控分频器模块Speakera产生。ToneTaba模块从NoteTabs模块中输入的音符数据，将对应的分频预置数据传送给Speakera模块，并将音符数据送到LED模块显示音阶。 NoteTabs模块中包含有一个音符数据ROM，里面存有歌曲“梁祝”的全部音调，在此模块中设置了一个8位二进制计数器，作为音符数据ROM的地址发生器。这个计数器的计数频率为4Hz，即每一个数值的停留时间为0.25秒。例如：“梁祝” 乐曲的第一个音符为“3”，此音在逻辑中停留了4个时钟节拍，即1秒钟时间，所对应的“3”音符分频预置数为1036，在
第一讲绪论 关键词：主调音乐、复调音乐 参考分析材料：高师教材《钢琴》第一册 一．认识主调音乐与复调音乐。分析以下材料，辨别主调音乐与复调音乐的基本特征。 1.活泼的快板（P.13） 主调。上方是主旋律，下方双音起和声支撑作用。 2.小白菜（P.14） 复调。两声部，前半部下方声部是上方声部的低八度模仿，后半部下方平行三度半音下行对位，起填充作用。 3.斗牛士之歌（P.32） 主调。上方是主旋律，下方柱式和弦伴奏。 4.小步舞曲（P.39） 复调。两声部，对比。 5.二月里来（P.58） 复调。两声部，对比。 6.绣荷包（P.61） 复调。两声部，对比，结合自由模仿，十二度复对位。 二．概念 1.主调音乐 多声部音乐中，有一个声部是主要的、占支配地位、具有鲜明的音乐形象，其它声部通过和声起衬托、补充与辅助的作用。 《活泼的快板》、《斗牛士之歌》 2.复调音乐 多声部音乐中，各声部都具有独立意义，通过对位相互结合、相辅相成。 《小白菜》、《小步舞曲》、《二月里来》、《绣荷包》
三．复调音乐的产生及发展 复调音乐最早产生于9世纪的西欧，奥尔加农为其最早形式，发展至15世纪后半期～16世纪达到高峰，其代表人物有帕里斯特里那（约1525-1594）、拉索（约1532-1594）等，该时期复调音乐以合唱风格为特点；十七、八世纪复调音乐迎来第二高峰期，其代表人物有巴赫（1685-1750）、亨德尔（1685-1759）等，复调音乐对位与和声的高度融合是其主要特点。20世纪中复调音乐又得到新的发展，但不是帕莱斯特里纳或巴赫时代的意义，写作技法上，旋律多采取自由的与有伸缩性的发展；主题常作倒影或逆行的处理；在组成对位时，更多地使用复杂的节奏组合，这是现代复调音乐的主要特征。 四．复调音乐的类型 根据不同声部旋律之间的关系及运动状态，复调音乐分为以下三种类型： 1．对比复调 构成复调的多声部之间，在音调、节奏、起伏、句逗及乐思等方面形成对比，就是对比复调。 《小步舞曲》、《二月里来》 2．模仿复调 同一旋律在不同的声部先后出现，就是模仿。采用模仿手法构成的复调音乐就是模仿复调。 《小白菜》、《绣荷包》 3．支声复调 支声复调也称为衬腔式复调，是指由于同一旋律不同变体的同步展开而产生的声部分支。 《长征组歌——红军不怕远征难·遵义会议放光辉》