音乐喷泉毕业设计.doc

毕业设计（论文）（说明书）题目：花样音乐喷泉姓名：常纪刚编号：平顶山工业职业技术学院2008年月日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书姓名常纪刚专业应用电子技术任务下达日期年月日设计（论文）开始日期年月日设计（论文）完成日期年月日设计（论文）题目：A·编制设计B·设计专题（毕业论文）指导教师崔新跃系（部）主任年月日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录系专业，学生于年月日进行了毕业设计（论文）答辩。

设计题目：专题（论文）题目：指导老师：答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成绩为。

答辩委员会人，出席人答辩委员会主任（签字）：答辩委员会副主任（签字）：答辩委员会委员：，，，，，，平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第页毕业设计（论文）及答辩评语：目录摘要 (2)目录第一章喷泉概述1.1 喷泉的意义 (3)1.2 喷泉的发展 (3)1.3 喷泉的种类 (4)1.4 喷泉的设计 (5)1.5 喷泉设计涉及的知识领域 (5)第二章花样喷泉设计方案2.1 音乐喷泉设计示意图和效果图 (7)2.2 音乐喷泉控制要求 (8)2.3 喷泉设备使用简介 (9)第三章PL C、电磁阀、水泵等简介3.1 PLC简介 (10)3.2 电磁阀简介 (14)3.3 水泵简介及型号的选择 (18)3.4 彩灯简介 (22)第四章花样喷泉设计4.1 PLC型号的选择 (23)4.2 PLC编程注意事项 (24)4.3 花样喷泉I/O分配 (25)4.4 PLC外部接线图 (26)第五章软件设计5.1系统程序设计 (27)致谢 (28)参考文献 (29)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。

根据目前音乐喷泉的发展现状，完成了小型音乐喷泉系统硬件结构设计和控制系统设计。

控制系统的原理是利用可编程控制器PLC来控制喷泉的功能，分级控制单相电动机，最终达到控制喷头流量的方法。

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，计算机通过对音频及MIDI信号的识别，进行译码和编码，最终将信号输出到控制系统，使喷泉的造型及灯光的变化与音乐保持同步，从而达到喷泉水型、灯光及色彩的变化与音乐情绪的完美结合，使喷泉表演更加生动更加富有内涵。

音乐喷泉：可以根据音乐的高低起伏变化。

用户可以通过PLC编程程序在编辑界面编写自己喜爱的音乐程序，来自由控制喷泉的效果。

播放系统可以实现音乐、水、灯光气氛统一，播放同步。

本设计课题旨在设计的过程中，培养广泛的学习兴趣，涉及更多的知识领域，无论是在课本的学习中所学到的还是在其他的资料中所参考得到，都要把它变成自己的知识加以巩固和学习，从而达到设计的初衷。

关键词：可编程控制器（PLC）、水泵、电磁阀、音乐喷泉第一章：喷泉概述喷泉原是一种自然景观，是承压水的地面露头。

现代的喷泉是一种将水或其他液体经过一定压力通过喷头喷洒出来具有特定形状的组合体。

园林中的喷泉，一般是为了造景的需要，人工建造的具有装饰性的喷水装置。

随着人们生活水平的提高，为了造景需要，现已成为建造在园林、城市街道、广场和公共建筑具有装饰性的喷水装置。

1.1喷泉的意义喷泉对于城市环境具有多种价值，不仅能湿润周围空气、清除尘埃，而且能通过水珠与空气的撞击产生大量对人体有益的负氧离子，因此，喷泉有益于改善城市面貌和增进居民身心身体健康；同时，婀娜多姿的喷泉造型，随着音乐欢快跳动的水花，配上色彩纷呈的灯光，既能美化环境、提高城市文化艺术面貌，又能使人精神振奋，给人以美的享受。

喷泉从其外形可分为水泉和旱泉，其类型有普通装饰性喷泉、与雕塑结合的喷泉、水雕塑、自控喷泉，控制方式可分为手控、程控、声控。

水姿多样，富于变换，创造无穷意境。

因此，喷泉在建筑、园林、旅游事业中，受到了广泛的重视。

喷泉是水的艺术、水的文化。

1.2喷泉的发展随着时代的发展，科技水平的提高，城市的喷泉设备已经十分先进，各种音乐喷泉、程控喷泉、激光喷泉已经层出不穷，变化多端。

规模可大可小，射程可高可低，喷出的水，大者如珠，细者如雾，变化万千，引人入胜。

喷泉，使静水变为动水，使水也有了灵魂，又辅之以各种灯光效果，使水体具有丰富多采的形态，可以缓冲、软化城市中“凝固的建筑物”和硬质的地面，以增加城市环境的生机，有益与身心健康并能满足视觉艺术的需要。

大型城市广场中的人工动态喷泉，也多来自自然的种种水态，如瀑布、叠水、水帘、溢流、溪流、壁泉等，随着科学技术的发展进步，各种喷泉真是花样翻新、层出不穷，几乎达到了人们随心所欲创造各种晶莹剔透、绚丽多姿动态水景的程度。

喷泉在当今时代，已经形成了一道独特的人文景观。

喷泉发展到今天，已经广泛应用于城市中心、广场、车站、公园、房地产及各种公共场所。

它不仅起着美化城市环境，提高广场、车站、公园等公共场所的品味，还以独特多变的动感造型，改善人们的居住环境，因而在现代环境的设计中被广泛采用。

1.3喷泉的种类普通喷泉分音乐喷泉、程控喷泉、旱地喷泉、跑动喷泉、光亮喷泉、趣味喷泉、激光水幕电影、超高喷泉等。

音乐喷泉由计算机控制，集声、光、色为一体，喷头灯光伴随着优雅的乐曲，梦幻般的起伏，交叉生辉，构成一幅五彩缤纷、优美动人的场景，热烈欢乐的水姿，令人心旷神怡，叹为观止，留恋忘返。

1.程控喷泉是按照预先编辑的程序变换喷水造型和灯光色彩强弱变化的喷泉，可实时显示各个喷泉的工作状态和灯光状态，以及水泵和灯光的故障指示，程序一般可以随时修改，也可储存多种程序，随意调用。

旱地喷泉是在水喷泉的基础是进一步完善的，旱地喷泉地表清洁整齐，喷头和灯光设置在盖板下端，不喷水时表面平整阔广，喷水时，水柱通过盖板筚子或花岗岩辅装孔喷出，既是广场休闲，又能观赏喷泉，一举两得。

2.跑动喷泉由数码控制阀、电脑控制有机结合，是音乐喷泉中的重要组成部分。

多个一线排列的喷头，按使序控制喷水，构成各种形式喷水瞬间变化的喷泉。

可形成跑动形态，还可构成各种跳动、波动等形态，水柱跑动自如灵活，给人以欢快流畅的感觉，带来美的享受。

3.光亮喷泉是一种新型的喷泉装置。

灯光和喷头科学结合，水流通过光源反射，喷出的水柱透明光滑，具有较高的艺术品位和观赏效果。

如果安装个数多于两个可追逐、跟踪等功能，程序可根据用户需要编制。

4.游乐喷泉是可供人游乐、玩耍参与其中的喷泉，也可以称作戏水喷泉，如：戏水踏泉、迷宫喷泉、环型跳泉、水击球赛、跳舞喷泉等，形式多种多样，娱乐性和参与性极强，给人以欢快流畅的感觉，带来美的享受。

水幕电影主要由水幕发生器、投影机（放影机）组成。

水幕高达20余米，宽30-50米，各种VCD光盘或水幕专用影均可在水幕上播放，影视效果奇特、新颖并是极佳的广告宣传工具，各种广场及阔旷的水面均可安装水幕电影。

5.超高喷泉一般指喷水高度在百米以上的喷泉，也常常称为百米喷泉水柱从湖面一跃而起，迅速升至百米高处，从远处望去，犹如一条从湖中喷薄而出的巨龙。

同时，百米喷泉还配有灯光和激光，气势磅礴辉煌、壮丽。

1.4喷泉的设计喷泉系统设计，就是为喷泉立"意"。

如果说立"意"是喷泉的灵魂，那么，运用先进的科学技术进行喷泉设计则是艺术的表现手段。

喷泉的设计主要包括以下几个部分：一场地设计二供水设计三喷头设计四灯光设计五控制设计1.场地设计是喷泉景观所在的地方要在人们休闲娱乐的地方，喷泉选址和几何尺度的确定必须服从环境的整体要求和规划2.供水设计喷泉一般都采用自循环方式。

进水管的设计要求在较短时间内能充满水池。

管路与潜泵应贯彻结构紧骤、独立供水的原则，以便设备布局和系统的调试与控制3.喷头设计是喷泉的喷头选择，喷泉喷头一般有三种基本类型：直流式、水膜式和雾化式。

不同类型喷头的排列与组合，可以构造出千姿百态的喷泉形式。

4.灯光设计喷泉的色彩来自两种光源，一种是水下彩色光源，另一种是水面外的投射光源。

水下光源安装在喷头附近的水面下，投射光源则根据水形与流向确定其安装位置和照射方向。

5.控制设计喷泉系统的控制方式通常有手动控制、程序控制和音乐控制三种。

手动控制喷泉缺乏变化，但成本低廉。

程序控制喷泉有丰富的水形变化。

音乐控制喷泉采用无级调速控制，将音乐与水形变化完美结合，同时给人们以视觉和听觉的享受。

1.5喷泉设计涉及的知识领域1. PLC可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC, 是一种以微处理器为基础、带有指令存储器和输入输出接口、综合了微电子技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术的新一代工业控制装置。

在音乐喷泉的设计中，它起到核心作用，对于喷泉的水泵和电磁阀控制，都得用到PLC技术，因此，对于它的介绍将在下面的章节中涉及到，在这里不再赘述。

2. 电磁阀电磁阀来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。

电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸控制，所以就会用到电磁阀。

电磁阀的工作原理将在下面的章节中所涉及。

3. 水泵水泵顾名思义就是让喷泉的水扬到空中，再通过PLC的变频技术控制水泵的转速，以达到预期效果，再加上和电磁阀的配合，给人一种强烈的视觉冲击和愉悦的心情。

水泵的种类繁多，在这里不再一一介绍。

4. 彩灯等其它要想设计一个完美的音乐喷泉，各方面的附属器件也是不可缺少的，例如：彩灯和音响等，彩灯使喷泉看上去更华美鲜艳，让人赏心悦目。

音响则使人在眼睛欣赏喷泉的同时，听觉上也给人以享受第二章：控制方案及要求2.1 音乐喷泉设计示意图和效果图如图2-1所示为喷泉设计的示意图图2-1 喷泉设计示意图注：图中喷头除A层表示一个外，其余层一个表示5个喷头，彩灯除A层表示一个外，其余层一个表示5盏彩灯电磁阀除A层表示一个外，其余层一个表示5个电磁阀，水泵，一个表示1台。

如图2-2所示为喷泉设计效果图：图2-2 喷泉设计效果图2.2 音乐喷泉控制要求如图2-1所示，喷泉共四层，有A,B,C,D四组喷头。

按下启动按钮，中心层A喷60S，当A喷到10S的时候，B组喷头开始喷水，当A喷水到20S的时候，C组开始喷水，当A喷到30S的时候，D组开始喷。

A,B,C,D四组全部喷出后，再喷30S后全部停止5S,5过后，C组先喷10S，当C组喷到5S的时候，B组开始喷5S，B开始喷到1S的时候，A喷出，A喷出4S后，全部停止。