基于单片机的音乐喷泉控制系统设计
单片机的音乐喷泉控制系统设计
单片机的音乐喷泉控制系统设计
单片机的音乐喷泉控制系统设计是一个相对比较复杂的工程，它要将能够实现一种低成本，高性能，可靠性高的喷泉系统设计出来。
在喷泉系统的设计之中，单片机的选择起着重要的作用，要求单片机足够便宜，又能满足整个喷泉系统的功能要求。
因此，在设计单片机音乐喷泉控制系统之前，我们需要分析和设计整个喷泉系统，以确定其所需要的技术参数，同时也要考虑到出产的成本和可行性的问题。
首先，选择一款强大的单片机作为喷泉系统的核心，这样可以满足喷泉系统的功能要求，而且价格也不会太高。
在选择单片机时，应该考虑其存储容量、输入/输出端口和片上资源等方面，以保证喷泉系统可被良好的控制。
其次，确定喷泉系统中控制所需要的 Power Mosfet，它可帮助喷泉系统正常运行，并且使得系统运行的更加稳定。
此外，喷泉系统中也需要设置一种常见的数据传输接口，如 RS-232 或者 RS-485 接口，以便可以进行远程控制和监控等。
接下来，应当考虑诸如传感器、开关、电源线路等其他硬件部件的选择，以及系统的连接方式。
在安装喷泉系统时，应该考虑水池大小、水流量、水压等情况，以决定每根喷泉管的高度和布置位置。
最后，在设计喷泉系统的控制算法时，需要考虑到喷泉管的数
量、流动模式和音乐模式等方面，以配合整个喷泉系统的效果，并采用合理的方法编写程序，使得单片机能够正确的控制喷泉系统，使之能够发挥出最佳的运行效果。
综上所述，设计单片机的音乐喷泉控制系统是一个十分复杂的工作，需要从硬件设备选择、连接、传感器布置和算法编写等方面仔细斟酌，以实现一个低成本、高性能、可靠性高的喷泉系统。
毕业论文基于单片机音乐喷泉设计
毕业论文基于单片机音乐喷泉设计Based on SCM music fountain design学生姓名：XX专业班级：自动化3082班指导教师：XX完成日期：2011.3.3XX工业职业技术学院XX V ocational College of Industry and Technology摘要音乐喷泉是近几年来出现的一种园林建筑与音乐欣赏相结合的产物。
随着计算机软件硬件技术的飞速发展，新型喷泉与计算机的交互应用越来越广泛，音控喷泉也越来越复杂，越来越精密，使得越来越多的控制部分需要计算机来完成。
因此，计算机控制音控喷泉成为必然趋势。
但喷泉工程还存在一些技术难题，主要表现为明显的水声滞后效应。
本文采用PWM变频调速、预处理、预测补偿控制和基于数据库的软件信号提前控制方法，提出了一种新的先进的音乐喷泉设计方案和控制途径，并与传统设计方案进行了分析比较，用面向对象的编程方法完成了对当今较为流行的MP3音频格式的解码，同时实时提取了音频信号。
仿真分析证明该设计方案改善了传统控制方法的水声滞后效应，改善了喷泉系统的控制品质，从而真正达到了实时控制的要求.为了同时加强实际动手能力及创新能力的培养，巩固学到的理论知识所开拓的视野，弥补课堂不足的目的，同时在实习过程中熟悉单片机的使用或者制作流程，为这次进行毕业设计搜集了所需的资料，增强了这次作业的责任心和对作业的严谨要求的态度。
设计的内容主要是用单片机制作一个声控喷泉，对象为直流机控制的一个水泵。
应能进行喷泉的喷水高度进行动态的设定，或按音量高低进行同步的变化。
能更早的适应于社会。
开发我们的创新能力。
关键字：变频调速、数据库系统、计算机控制、补偿控制。
Based on SCM music fountain designABSTRACTMusical fountain there in recent years as a landscape architecture and music to enjoy a product of the combination. With the computer software of the rapid development of hardware technology, the new interactive fountain with the computer more and more extensive applications, audio and control fountain also more complex, more and more sophisticated, making more and more control over some of the needs of the computer to complete. Therefore, computer-controlled fountain sound control has become an inevitable trend. Fountain works but there are still some technical problems, mainly the water is clear hysteresis effect. In this paper,PWM frequency control pre-processing, forecasting and compensation control signal based on the database software in advance of the control method, a new advanced design of the musical fountain and control means, and with the traditional designs are analyzed and compared, using object-oriented programming methods for today's more popular MP3 audio format decoding, at the same time extract the audio signal in real time. Simulation analysis proves that the design of traditional control methods to improve the water hysteresis effect, the fountains to improve the quality control system in order to really achieve the requirements of real-time controlAt the same time to strengthen the innovation ability and actual ability to do the training, to consolidate the theoretical knowledge acquired to develop the vision, to make up for the shortage of classrooms, while in the training process or are familiar with the use of single-chip production process, for the graduation project for the collection of the necessary information and enhance the operation of the sense of responsibility and strict requirements on the operation of the attitude。
基于单片机的音乐喷泉控制系统设计
基于单片机的音乐喷泉控制系统设计任务书1．课题意义及目标学习并掌握单片机及相关知识；了解并掌握音乐喷泉控制系统的工作要求；在查阅资料的基础上，实现音乐播放，水泵控制等功能，完成系统整体方案设计；完成系统硬件设计，完成系统元器件的选型，在掌握电子线路图绘制工具软件的基础上，完成系统组成框图的绘制、完成相关电路图及系统原理图的绘制；完成系统软件设计。
2．主要任务(1)、阅读任务书，通过查阅相关资料，构建设计方案并充分论证，并撰写开题报告；(2)、进行系统总体设计，熟悉开发环境；(3)、系统硬件设计，系统软件设计；(4)、毕业设计说明书；3．主要参考资料[1]李晓林.单片机原理与接口技术[M] . 北京：电子工业出版社, 2013[2]徐沐龙.单片机原理及应用[M] . 北京：机械工业出版社, 2013[3]蒲珊珊.基于8751单片机的音乐喷泉控制系统设计[J] . 机械制造与自动化, 2011，24．进度安排审核人：年月日基于单片机的音乐喷泉控制系统设计摘要：在音乐喷泉控制系统设计中，通过两种喷泉造型方案的优缺点的比较，选择了最优的方案。
本设计主要阐述音乐喷泉的工作原理，并完成小型音乐喷泉系统的硬件结构和软件方面的设计改进。
控制系统以单片机为核心控制变频器、电磁阀和水下照明灯具等设备，实现音乐播放和喷头喷水同步的目的。
为了便于理解音乐喷泉的工作原理，本设计同时还简要介绍了元器件的参数和工作原理。
最后，利用Altium designer 软件绘制硬件原理图。
关键词：音乐喷泉，控制系统，单片机，变频器，电磁阀Music Fountain Control System Design Based On SCM Abstract：In the design of the control system about music fountain, the best music fountain modeling is chosen according to the comparison of two styling plans’ merits and demerits. This paper mainly describes the principle of musical fountain and completes the design of small scale music fountain system concerning about hardware and software. The control system within taking microcomputer as the core controls frequency transformer, solenoid valve, underwater lightings and other facilities. And it achieves the purpose of making music play to keep pace with water injection. In order to make others to understand the principle of music fountain easily, the paper also introduces components’ parameter and working principle briefly. In the end, the principle diagram of the hardware is drawn by taking advantage of the Altium designer software.Keywords: Music Fountain, Control System, SCM, Frequency Transformer, Solenoid valve目录1 前言 (1)1.1 课题研究背景和意义 (1)1.2 音乐喷泉的发展状况 (1)1.3 音乐喷泉的工作原理 (2)1.4 课题主要研究内容 (3)2 音乐喷泉造型和工作流程设计 (4)2.1 造型方案设计和选择 (4)2.2 水泵选择 (5)2.3 喷泉彩灯和喷头选择 (6)3 硬件电路设计及元器件介绍 (7)3.1 控制系统方案设计 (7)3.2 单片机原理与应用 (8)3.3 控制系统硬件设计 (10)3.3.1 喷泉控制系统组成 (10)3.3.2 接口芯片与单片机连接 (11)3.3.3 变频器选型 (14)3.3.4 电磁阀驱动电路设计 (16)3.4 硬件延时电路设计 (17)4 控制系统软件设计 (19)4.1 系统工作流程 (19)4.2 系统资源分配 (20)4.3 音乐控制码的编制........................................................................ 错误!未定义书签。
基于单片机的音乐喷泉设计
基于单片机旳音乐喷泉设计第一章音乐喷泉控制系统硬件设计
1.1控制系统硬件总设计方案
1.2音乐信号旳采集
1.2.1 音频放大电路旳设计
1.2.2 采样定理
1.3 单片机电路
1.3.1 单片机旳概述
1.3.2 时钟电路旳设计
1.4 AD转换电路
1.4.1 ADC0809与单片机AT89C51旳连接
1.4.2输入电路
1.5潜水泵调速硬件方案设计
1.6灯光硬件方案设计
1.7解决系统时间滞后硬件电路设计.
第二章喷泉控制系统软件设计
2.1喷池数据
2.2主程序框图.
2.3 控制潜水泵软件设计模块
2.3.1 潜水泵开关调速旳原理
2.3.2潜水泵开关调速旳软件设计
2.4控制电磁阀软件设计模块
2.5 歌曲存储模块
2.5.1音频脉冲旳产生
2.5.2音乐程序
2.6灯光控制模块
2.7看门狗子程序
2.7实验仿真
第一章音乐喷泉控制系统硬件设计
1.1 控制系统硬件总体设计方案
该音乐喷泉控制系统旳总体构造如图2.1所示，由音乐输入系统、数模转换系统、单片机控制系统和输出控制系统等构成。
图1.1 系统总体构造框图
1.2音乐信号旳采集
前面已经简介过，本文旳研究针对旳是采用外部音源旳喷泉系统，因此在
对音乐信号进行特性辨认前一方面要完毕对模拟音乐信号旳采集。
音乐信号旳采集主。
基于单片机控制的音乐喷泉
设计（论文）任务（包括原始数据、技术要求、工作要求）一、课题目的：本设计是一款基于单片机控制的音乐喷泉，音乐的播放由外部设备播放。
根据有无音乐播放，启停喷泉。
当有音乐信号时，获取声音强度进行滤波放大实时输出到变频器，作用到变速电机上，使喷头喷水产生随音乐起伏的效果。
系统主要实现了声音的采集、音乐的播放、喷泉水柱的控制、乐曲的选择，彩灯控制等功能。
二、研究意义：音乐喷泉是近几年出现的喷泉水景与音乐欣赏相结合的产物，它的出现改变了喷泉艺术单调不变的局面。
在音乐的伴随下，喷泉的高度、灯光的色彩以及喷泉的造型等随着音乐变化而变化，使观众陶醉于音乐与水型的完美结合中！目前音乐喷泉出现了各种表现形式，比如大型广场喷泉、景区喷泉、超高喷泉、人工瀑布。
由于音乐喷泉作为一种独特的人工景观，具有很大的观赏价值，各大广场、景区都有它的身影。
可以说，音乐喷泉已经成了一种娱乐产业，具有很高的经济效益和社会效益。
所以研究设计高水平的音乐喷泉技术是非常重要的！三、主要研究内容：本次毕设主要任务是设计一款基于以单片机为核心的小型音乐喷泉系统。
系统主要分为硬件设计和软件设计两部分，硬件设计主要为系统的单片机、音频以及水柱控制电路设计，软件设计主要为设计灯光与水柱的喷射方式。
1.本次毕业设计根据功能可以分为以下几个部分：(1)音乐控制部分：本设计的音频输入由外部的电脑、手机、mp3等音频播放设备提供。
(2)信号采集部分：系统需要对采集到的音频信号进行预处理，主要目的在于为后续单片机滤波、放大、数据采集提供便利。
(3)数字信号处理部分：此部分首先将模拟信号转化为数字信号，并把数字信号进行单片机处理，然后根据数字信号的强弱程度合理控制灯光的闪烁方式和水泵电机的转速。
(4)驱动部分：为灯光和水泵电机提供驱动2.本次设计的主要任务：(1)电源设计：本设计采用的电源电压为5v-12v（2）模拟信号的处理设计：模拟信号的处理设计需要利用放大滤波技术处理音频信号（3）数字信号处理设计：此部分利用转化后的数字信号控制水泵和灯光（4）音频电路设计：音频电路设计主要分为音乐放大和音频预处理两部分，音乐放大主要是将音乐进行放大处理,其中有一级和二级放大之分。
基于单片机音乐喷泉的设计软件文档.doc
基于单片机音乐喷泉的设计软件文档. .课程设计任务书分院（系）信息科学与工程专业自动化学生姓名学号设计题目基于单片机的音乐喷泉设计——硬件设计部分课程设计内容及要求：内容：设计一个基于MCS-内容：设计一个基于MCS：1. 电路有两种工作模式：演奏音乐模式和花样灯模式。
演奏音乐模式：演奏完整的一首歌曲，八路LED随着音乐变化。
花样模式：八路LED变化出各种花样，蜂鸣器随着发出“滴滴”声。
2. 按下按键1进入演奏音乐模式，再按切换LED花样，共两首歌曲。
3. 按下按键2进入花样灯模式，再按切换LED花样，共四种花样。
进度安排:（10天）1.熟悉题目，查找资料。
(2天)2.进行编程和设计接线。
(4天)3.进行仿真。
（2天）4.编写实验报告。
(2天)指导教师（签字）：年月日学院院长（签字）：年月日摘要本课题是设计一个基于MCS-演奏音乐模式和花样灯模式。
演奏音乐模式：演奏完整的一首歌曲，八路LED随着音乐变化。
花样模式：八路LED变化出各种花样，蜂鸣器随着发出“滴滴”声。
2. 按下按键1进入演奏音乐模式，再按切换LED花样，共两首歌曲。
3. 按下按键2进入花样灯模式，再按切换LED花样，共四种花样。
进度安排:（10天）1.熟悉题目，查找资料。
(2天)2.进行编程和设计接线。
(4天)3.进行仿真。
（2天）4.编写实验报告。
(2天)指导教师（签字）：年月日学院院长（签字）：年月日摘要本课题是设计一个基于MCS：AT89c0251单片机；音乐；LED灯目录1.绪论32.设计内容43.软件设计43.1 程序设计分析43.2 歌曲简谱的编码规则53.3程序流程图63.4 软件源程序84.硬件设计154.1 AT89cXXXX年提出喷泉的相关理论，随后他在百货商店和餐馆前建造小型的喷泉。
经过多年来的发展，音乐喷泉的设计变的多样化，构造变得复杂化。
在1952年的夏天，在西柏林的工业展览中，一个美国人看到了奥图皮士特先生音乐喷泉的表演，并把它带回纽约。
基于单片机的音乐喷泉控制系统设计
毕业设计任务书1．课题意义及目标一个好的音乐喷泉就是一个精美的艺术品，可以美化环境、愉悦身心。
而其控制系统是整个音乐喷泉的关键，所以对音乐喷泉控制系统的研究具有很大的经济效益和社会效益。
通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解音乐喷泉控制方案比选、硬件结构架设以及软件程序编写等方面的设计规范、原理方法及设计思想等内容，为学生在毕业后从事相关工作打好基础。
2．主要任务本课题要求用单片机作为控制核心，设计出一种控制简单成本较低且易于推广使用小型音乐喷泉的控制系统。
系统原理是用单片机根据音乐的强弱对电机、水泵、或阀门进行控制，以便控制喷泉水柱的高低。
输入为与音乐强弱成正比的电压信号，输出为对水泵转速或阀门的控制量。
实现乐曲演奏、乐曲选择、喷泉水柱控制、彩灯控制等功能。
3. 主要参考文献[1]肖玲琍.音乐喷泉与现场总线技术[J]北京建筑工程学院学报,2003,(03)[2]陈一民,刘云超,陈琳,李元.音乐喷泉系统的可视化设计及实时仿真[J]计算机工程,1999,(08)[3]孙育才.供水系统设计[M].湖北:水利电力出版社,1979:40-45[4]任致程.实用电动机控制电路350例[M].北京:人民邮电出版社,2002:132—134[5]吴仁华，祁大勇．灯光控制系统的设计．北京:北京航空航天大学学报，2003:35-354．进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1熟悉题目,明确设计要求,确定思路,准备开题2014.03.03—2014.03.12 2系统各功能的硬件设计2014.03.13—2014.03.30 3系统软件设计与调试2014.03.31—2014.04.30 4系统的整体测试与分析2014.05.01—2014.05.31 5撰写毕业论文,准备答辩2014.06.01—2014.06.20基于单片机的音乐喷泉控制系统设计摘要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。
基于51单片机的音乐喷泉设计
基于51单片机的音乐喷泉设计
本论文基于51单片机，设计了一种音乐喷泉系统。
该系统通过
控制水泵、灯光和音乐播放器等元件，实现了水从喷泉喷出、水流变化、水流高度等效果的同步控制，并与音乐节奏和旋律相匹配，营造
出奇妙的视听效果。
首先，介绍了音乐喷泉系统的概述和基本原理，阐述了音乐喷泉
的设计目标和技术要求。
然后，详细讲述了音乐喷泉系统的硬件部分，包括单片机选型、传感器的选择和电路的设计等。
其中，通过选用高
性能的51单片机和数码管显示模块，保证了系统的稳定性和实时性。
接着，阐述了音乐喷泉系统的软件部分，主要包括程序设计和数
据处理等。
在程序设计中，采用了分时复用的方法，通过定时中断实
现了多个功能的同时进行。
在数据处理方面，通过采样和滤波等技术，对传感器的信号进行了有效的处理和识别。
最后，进行了实验验证，并对音乐喷泉系统的性能和优化进行了
测试和讨论。
实验表明，音乐喷泉系统具有较高的同步性和稳定性，
能够营造出极具观赏价值的视听效果。
同时，进一步分析了系统在控
制精度、能耗等方面的优化空间和未来的应用前景。
本论文的研究成果，有望为音乐喷泉、景观设计、艺术表演等领
域提供更为先进和高效的技术支持，也为学术研究提供了新的思路和
方法。
基于AT89C51单片机的音乐喷泉控制系统设计_王选诚
26 27
28 1 2 3
4 5
IN-0 IN-1
IN-2 IN-3 IN-4 IN-5 IN-6
IN-7
25 ADD-A 24 ADD-B 23 ADD-C
16 ref(-) 12 ref(+)
ADC0809
21
msb2-1 2-2 2-3 2-4
20 19 18
2-5 8
2-6 15
2-7 14
AT89C51 单片机
彩灯控制电路 步进电机控制电路
彩灯 喷泉执行机构
A/D 转换
分频段
限幅放大
音乐
功放音响
传感器世界 2016.03
Vol.22 NO.03 Total 249
39
产品特写 Product Feature
三、音乐喷泉控制系统硬件设计 1、音乐信号的采集 （1） 音频放大电路 外部音源信号的幅度一般较弱，因此必须要对原
二、系统总体方案设计 音乐喷泉，顾名思义就是将音乐、水流的形状以
及灯光等结合在一起的系统。从物理学中便可知声音 是由物体振动产生的，物体振动的频率不同，声音的 音调也会随之变化。由此可知，要想产生由不同声调 组成的歌曲，必须要得到合适的频率才可，此项可以 控制单片机来实现此功能。灯光与水流形状的结合可 以通过程序控制实现。这样就会产生水流随着音乐和 灯光的变换而相应变化你的场景。这其中的每一个细 节都要处理精确，如果有一丝的错误可能就会影响整 体的效果。因此，在实现系统正式演放前一定要调整 好单片机的每一个频率以及程序的控制。
文章编号：1006-883X(2016)03-0039-04
收稿日期：2015-11-30
DOI:10.16204/ki.sw.2016.03.007
基于单片机的小型音乐喷泉设计
目录摘要 (2)ABSTRACT (3)一、引言 (4)二、音乐喷泉系统硬件设计 (5)2.1、喷泉系统方案设计 (5)2.2、音乐喷泉系统工作过程 (5)2.3.0单片机电路 (6)2.3.1 、AT89C51单片机的主要特性 (6)2.3.2AT89C51管脚说明 (7)2.3.3、时钟电路 (7)2.3.4、复位电路和单片机最小系统 (8)2.4.0 AD转换 (9)2.4.1 ADC0832主要特点 (10)2.4.2 ADC0832引脚说明 (10)2.4.3ADC0832时序图 (10)2.5.0单片机AT89C51与ADC0832的连接 (11)2.6.0灯光电路 (12)2.7.0电机驱动电路 (12)2.8.0 电源电路 (13)2.9.0PWM脉宽调制 (14)三、音乐喷泉的软件设计 (14)3.1系统整体流程图 (14)3.2 音频信号处理软件设计 (15)3.3编译软件的选择 (16)3.4PWM 脉宽调制原理 (17)四、结论 (20)参考文献 (21)附录 (22)附录一总的原理图 (22)附录二元件清单 (23)附录三总程序 (24)摘要随着生活水平的提高以及对环境要求的提升，音乐喷泉以其较高的观赏性，给予了我们视觉的盛宴。
音乐喷泉以其独特的魅力，自然而然成为人们生活当中非常重要的一环。
闲暇之余，音乐喷泉在如今节奏飞快的社会生活当中，给予了我们另类的放松。
音乐喷泉是以AT89C51单片机为核心的小型音乐喷泉控制系统，这是一种控制相对简单，成本低但是容易推广的控制系统。
其系统原理以一个简洁的单片机控制电路，通过对输出输入的控制，根据音乐的强弱对电机、水泵进行控制，来达到控制水柱的高低。
通过输出地址，展现了不同类型的输出输入电路。
通过A/D转换电路对音频信号进行采样和处理，使音频信号影响灯光色彩和灯光光线明暗的变化。
关键词：单片机音乐喷泉单片机控制ABSTRACTWith the improvement of living standards and environmental requirements increase, the musical fountain with its high ornamental, gave us a visual feast. Musical fountain with its unique charm, which people naturally become a very important part of life. Spare time, musical fountain in which today's fast-paced social life, gave us an alternative relaxation.Musical Fountain is AT89C51 core of small musical fountain control system, which is a relatively simple controls, but is easy to promote low-cost control system. Their systems to a simple principle MCU control circuit, a control input through output, according to the strength of the music on the motor, pump control, to achieve control of water level. The output address, to show the different types of input and output circuits. / D conversion circuit for processing an audio signal by sampling and A, the audio signal in the lighting and lighting of light color shade variations.KEY WORDS: MCU musical fountain MCU control一、引言1930年，喷泉相关理论在德国出现。
基于STC89C52单片机音乐喷泉控制的设计
科技信息2012年第33期SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION0序言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,使喷水造型变化和灯光的变化随音乐的节奏、旋律的起伏变化而变化,美妙动人。
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。
1系统方案设计1．1系统整体方案设计使用STC89C52单片机,音频信号通过音频功率放大器（LM386）后播放出音乐,同时进入A/D转换芯片（ADC0804）转换成数字信号后输入单片机,再由单片机的输出信号控制电机转速。
另外音频信号还进入音频调制彩灯控制器（LM3915）输出信号控制十只发光二级管的亮灭。
系统整体框架如图1所示:图1系统整体框架图1．2彩灯设计方案彩灯设计采用LM3915芯片,对输入的音频信号进行解调,从而控制十只发光二级管的亮灭。
音乐节奏越强烈、音高越高时发光二级管亮得越多,反之亮得越少。
连接方式为音频信号输入LM3915,再从:LM3915输出到发光二极管［1］。
彩灯设计方案框架图如图2所示:图2彩灯设计框图1.3潜水泵调速方案设计本系统是小型系统,必须考虑成本问题,而控制精度要求并不需要很高,单向电机调速系统就可以满足要求。
因此本系统采用单相电机调速电路,利用脉宽PWM法,通过调节PWM的占空比,从而达到调节电压的目的。
设计采用两只直流3V卧式小潜水泵,由单片机输出的信号经过ULN2003芯片驱动。
2硬件系统设计设计使用STC89C52单片机,音频信号通过音频功率放大器（LM386）后播放出音乐,同时进入A/D转换芯片（ADC0804）转换成数字信号后输入单片机,再由单片机的输出信号控制电机转速。
另外音频信号还进入音频调制彩灯控制器（LM3915）输出信号控制十只发光二级管的亮灭。
基于单片机的音乐喷泉控制器
苏州工业园区职业技术学院 毕 毕业 业项 项目 目2011 届 2011年 5月 15日项目类别：毕业设计项目名称：基于单片机的音乐喷泉控制器设计 专业名称：应用电子技术姓 名 ：王健学 号 ：200800784班 级：电子08301指导教师：张筱云苏州工业园区职业技术学院毕业项目任务书（个人表）系部： 电子工程系毕业项目类别：毕业设计毕业项目名称：基于单片机的音乐喷泉控制器设计指导教师：张筱云 职称：副教授/高工 类别：专职学 生：王健 专业：应用电子 班级：电子 083011、毕业项目的主要任务及目标任务：设计并制作一个基于单片机的校园音乐喷泉控制器,使其具有基本的 红外遥控、音乐播放、歌目显示、喷泉水柱随音乐频率及音量高低而变 化等控制功能。
目标:1) 完成单片机控制系统的控制电路、音乐喷泉声音、灯光和喷头水柱驱动电路的设计,提供相应的电路原理图、 软件源代码和音乐喷泉控制器 实验样机。
2) 完成一篇 7000 字以上（图文混排A4 15页左右）的设计报告。
2、毕业项目的主要内容1）单片机控制校园音乐喷泉软硬件方案设计；2）利用 PROTEL99 SE 画出系统硬件原理图（控制电路、音频数据采集与转换电 路、语音功率放大电路、显示及按键电路、电源电路等）；3) 使用C51语言编写步进电机控制驱动软件，利用Keil uVision3 编辑、编译， 利用proteus ISIS对部分硬件实施仿真调试；4) 硬件电路焊接、调试；5）系统调试，实现对音乐喷泉声音、灯光和喷头水柱的精确控制；（1）由液晶屏显示（播放状态、音量大小、歌曲序号、歌曲名等功能）；（2）红外遥控（播放、暂停、选曲、音量等功能）；（3）控制系统根据实时采集的音乐频率及音量经外围电路与单片机处理，最终 控制水泵、灯与喷头。
6) 写出相应得使用效果和改进意见。
3、主要参考文献1. 谢维成，杨加国，董秀成.单片机原理与应用及 C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2006.2. 林志琦，郎建军等.基于 Proteus 的单片机可视化软硬件仿真[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.3. 周润景，张丽娜，刘印群.PROTEUS 入门实用教程[M].北京：机械工业出版社，2007.4. 彭伟.单片机 C语言程序设计实训100 例：基于 8051+Proteus 仿真[M].北京：电子工业出版社，2009.5. 何立民..MCS51系列单片机应用系统设计－系统配置与接口技术[M].北京： 北京航空航天大学出版社，2001.6. 张筱云,李淑萍. C51 控制技术[M]. 校本教材7. 张筱云,李淑萍. 单片机扩展与接口技术 校本教材8. 51 单片机学习网：http：///9. 老古开发网： http：///10. 周立功单片机：http：///11. 单片机爱好者：http：///12. 单片机学习网：http：///13. 中国变频器网：/market/?key=1010114. 亚洲泵网：/4、进度安排毕业项目各阶段任务 起止日期1．资料收集 2 月 15 日之前2．方案制定 2 月 16 日∽2 月 25 日3．硬件设计 2 月 26 日∽3 月 10 日4．软件设计 3 月 11 日∽3 月 31 日5．硬件电路焊接和软硬件模块调4 月 1 日∽4 月 15 日试6. 音乐喷泉现场实物调试 4 月 16 日∽4 月 30 日7. 撰写毕业论文 5 月 1 日∽5 月 15 日8．后期完善与答辩准备 5 月 16 日∽5 月 21 日诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业项目报告/论文《基于单片机的音乐喷泉控制器设计》 是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。
基于单片机的音乐喷泉系统设计
答辩日期 2017 年 6 月
摘要
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，本文将介绍一个以单片机为控制核心的小型音乐喷泉控制系统。
本文设计的音乐喷泉控制系统是以 STC89C52 单片机为控制核心的。音乐信号通过功 放芯片 LM386 进行放大，然后再由 ADC0832 芯片对音频信号进行模数转换，ADC0832 芯片再把转换后数字信号传送给单片机，单片机根据接受到数字信号的强弱来对应地控制 彩灯和喷泉的变化，从而实现了彩灯、喷泉水姿与音乐节奏的同步变化。经过硬件和软件 的调试，最终实现了音乐喷泉的功能。 关键词：音乐喷泉；单片机 STC89C52；发光二极管；模数转换
基于AT89C51单片机的音乐喷泉控制系统设计解读
外部音源信号的幅度一般较弱，因此必须要对原信号进行放大处理后才能送入A/D转换器。本文选择了LM386芯片设计音频放大电路。LM386是美国国家半导体公司（NS）推出的系列功率放大集成电路的一种，LM386具有功耗低、工作电压范围宽、所需外围元件少等特点，在电子设备的音频放大电路设计中应用非常广泛，它使用了10只晶体管构成了输入级、电压增益和电流驱动级。其中T1~T6组成PNP型复合差分放大器，T5、T6为镜像恒流源，作为T3、T4的有源负载，使输入级有稳定的增益。电压增益级由接成共发射极状态的T7承担，其负载也使用了恒流源，整个集成功放的开环增益主要由该级决定。T8、T9复合为一个PNP管，和T10共同组成互补对称射极输出电路，以供给负载以足够的电流。D1、D2提供了T8、T9、T10所需的偏置，使末级偏置在甲乙类状态。R5~R7构成内部反馈环路。从图3.2.1可以看出，LM386采用双列8脚封装结构，它的工作电压范围为4~12V，静态电流4mA，最大输出功率660mW，最大电压增益46dB，增益带宽300kHz，谐波失真0.2%。
Key Words:music fountain；SCM；SCM control；watchdog program
第
1.1
随着人们生活水平的提高，人们对环境的要求越来越高,城市环境建设日益为人们所重视。喷泉作为一种观赏性较高的艺术水景,不断的出现在城市的广场、公园及其它公共场所，早些的喷泉都是固定不可调的，显得有些单调，随着科技的发展音乐喷泉也进入了我们的城市。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，德国人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。随着我国改革开放政策的不断实施，80年代中，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记录。总体上说，我国的喷泉水景技术已经达到了国际先进水平，其建设规模和市场需求更是其他国家所难以相比的。
小型音乐喷泉控制系统设计
小型音乐喷泉控制系统设计引言：随着人们对休闲娱乐需求不断增加，小型音乐喷泉得到了广泛的应用。
小型音乐喷泉控制系统是对音乐喷泉进行集中控制和管理的一种方案。
本文将介绍一个基于单片机的小型音乐喷泉控制系统设计。
一、系统设计要求1.实现音乐喷泉的开关控制；2.实现不同音乐节奏对应的喷水效果；3.实现自动播放音乐的功能；4.显示当前喷水状态和音乐节奏。
二、系统设计方案1.硬件设计硬件设计主要包括单片机选型、外围电路选型和连线设计。
单片机选型：由于小型音乐喷泉控制系统需要实现一定的逻辑功能，建议选择具备较强计算能力和丰富外设接口的单片机。
比如STM32系列单片机。
外围电路选型：由于音乐喷泉需要对喷水泵、灯光和音乐进行控制，因此需要选用适当的驱动电路和接口电路。
如可选用继电器驱动电路、MOSFET开关电路和音频输出电路等。
连线设计：根据单片机和外围电路的选型，设计相应的连线方案，保证信号的传输和电流的通畅。
2.软件设计软件设计主要包括系统的整体框架设计和功能实现。
整体框架设计：根据系统的要求，设计系统的整体结构，包括主控制程序、音乐播放程序和显示程序。
功能实现：根据系统的要求，设计相应的功能实现算法。
比如开关控制功能可以通过按键输入和状态切换来实现；喷水效果可以通过控制喷水泵的开关和泵的工作间隔来实现；音乐节奏可以通过时间间隔控制和音频输出来实现。
3.调试与测试在硬件连线完成和软件编码完成后，需要进行系统的调试与测试。
通过对系统的功能模块进行测试，发现问题并进行修复，直到系统完全符合设计要求为止。
三、系统工作流程1.初始化：系统上电后，进行硬件初始化和软件初始化。
包括外设的初始化、中断的配置和变量的初始化等。
2.等待命令：系统进入等待命令状态，等待用户输入开关控制命令。
3.开关控制：根据用户输入的命令，切换系统的开关状态。
比如按下开关按钮，系统进入工作状态；再按一次开关按钮，系统停止工作。
4.喷水控制：当系统进入工作状态后，根据当前音乐节奏和喷水效果参数来控制喷水泵的开关。
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基于单片机的音乐喷泉控制系统设计任务书1．课题意义及目标学习并掌握单片机及相关知识；了解并掌握音乐喷泉控制系统的工作要求；在查阅资料的基础上，实现音乐播放，水泵控制等功能，完成系统整体方案设计；完成系统硬件设计，完成系统元器件的选型，在掌握电子线路图绘制工具软件的基础上，完成系统组成框图的绘制、完成相关电路图及系统原理图的绘制；完成系统软件设计。
2．主要任务(1)、阅读任务书，通过查阅相关资料，构建设计方案并充分论证，并撰写开题报告；(2)、进行系统总体设计，熟悉开发环境；(3)、系统硬件设计，系统软件设计；(4)、毕业设计说明书；3．主要参考资料[1]李晓林.单片机原理与接口技术[M] . 北京：电子工业出版社, 2013[2]徐沐龙.单片机原理及应用[M] . 北京：机械工业出版社, 2013[3]蒲珊珊.基于8751单片机的音乐喷泉控制系统设计[J] . 机械制造与自动化, 2011，24．进度安排审核人：年月日基于单片机的音乐喷泉控制系统设计摘要：在音乐喷泉控制系统设计中，通过两种喷泉造型方案的优缺点的比较，选择了最优的方案。
本设计主要阐述音乐喷泉的工作原理，并完成小型音乐喷泉系统的硬件结构和软件方面的设计改进。
控制系统以单片机为核心控制变频器、电磁阀和水下照明灯具等设备，实现音乐播放和喷头喷水同步的目的。
为了便于理解音乐喷泉的工作原理，本设计同时还简要介绍了元器件的参数和工作原理。
最后，利用Altium designer 软件绘制硬件原理图。
关键词：音乐喷泉，控制系统，单片机，变频器，电磁阀Music Fountain Control System Design Based On SCM Abstract：In the design of the control system about music fountain, the best music fountain modeling is chosen according to the comparison of two styling plans’ merits and demerits. This paper mainly describes the principle of musical fountain and completes the design of small scale music fountain system concerning about hardware and software. The control system within taking microcomputer as the core controls frequency transformer, solenoid valve, underwater lightings and other facilities. And it achieves the purpose of making music play to keep pace with water injection. In order to make others to understand the principle of music fountain easily, the paper also introduces components’ parameter and working principle briefly. In the end, the principle diagram of the hardware is drawn by taking advantage of the Altium designer software.Keywords: Music Fountain, Control System, SCM, Frequency Transformer, Solenoid valve目录1 前言 (1)1.1 课题研究背景和意义 (1)1.2 音乐喷泉的发展状况 (1)1.3 音乐喷泉的工作原理 (2)1.4 课题主要研究内容 (3)2 音乐喷泉造型和工作流程设计 (4)2.1 造型方案设计和选择 (4)2.2 水泵选择 (5)2.3 喷泉彩灯和喷头选择 (6)3 硬件电路设计及元器件介绍 (7)3.1 控制系统方案设计 (7)3.2 单片机原理与应用 (8)3.3 控制系统硬件设计 (10)3.3.1 喷泉控制系统组成 (10)3.3.2 接口芯片与单片机连接 (11)3.3.3 变频器选型 (14)3.3.4 电磁阀驱动电路设计 (16)3.4 硬件延时电路设计 (17)4 控制系统软件设计 (19)4.1 系统工作流程 (19)4.2 系统资源分配 (20)4.3 音乐控制码的编制........................................................................ 错误!未定义书签。
4.4 软件流程 (23)5 结论 (24)参考文献 (25)致谢 (27)附录1电器接线图和硬件原理图 (28)附录2程序清单 (29)1 前言1.1课题研究背景和意义音乐喷泉理论是一位德国人在二十世纪三十年代初提出的，起初他仅把小型喷泉建造在商场和酒店内供人欣赏。
在随后的十几年间，喷泉技术被引进美国，走向世界。
在音乐喷泉走向世界的同时，各种新兴技术被不断应用在音乐喷泉上，使得音乐喷泉的设计更加多样，构造也越来越复杂，使得喷泉、音乐和灯光之间的配合显得更加十分巧妙而富有美感。
随着市场的不断扩展，国内关于喷泉的研究和开发工作呈现出一片欣欣向荣的景象。
根据档案记载，我国在20世纪80年代中期开始引进和设计音乐喷泉。
音乐喷泉既是一种水景艺术，把声、光、水、电完美结合，体现动静结合，形成活泼气氛，给人以美的享受；同时也能够大幅改善周围环境，有效降低PM2.5的含量。
根据不完全统计，2014年整个音乐喷泉行业的年产值已经突破百亿大关。
为了引导我国音乐喷泉行业健康有序地发展，行政主管部门、技术监督部门和社会学术团体相继颁布和出版了相关国家设计规范、设计手册和行业术语标准。
例如在1989年出版的《给水排水设计手册》中首次将“水景设计”以专门章节的形式进行详细介绍。
为了适应社会市场需求，音乐喷泉行业逐步从大型化转向小型化和专业化的方向发展。
因此音乐喷泉的控制方式也变得灵活多变，比如PLC（可编程逻辑控制器）、单片机和DSP（数字信号处理）等都在音乐喷泉中有所应用。
本课题主要针对国内大学的广场和酒店门口进行的音乐喷泉设计。
控制系统将采用单片机为核心，驱动喷泉喷头处电磁阀的启闭和潜水泵电机的运停，并解决系统中音乐放音和喷头喷水不同步的问题。
1.2 音乐喷泉的发展状况在这之前，我见识了各种各样的喷泉，但是真正目睹音乐喷泉的风采是在家乡的容湖生态公园。
那是一个大型的音乐喷泉—水幕电影，不单单可以随音乐变化，还可1以播放视频。
自此以后，我就被音乐喷泉的魅力深深折服，因此对国内音乐喷泉的发展状况进行调研。
音乐喷泉是高科技与自然的完美结合，充分体验了人们的智慧，世界各地的音乐喷泉体现美的形式也是不尽相同。
北京石景山古城公园的音乐喷泉在我国建造时间比较早，它可以随音乐交替产生百合、玉兰、秋菊等花型，变化无穷，丰富了动态空间的美丽图景。
现在，我国喷泉建设向着大型化、复杂化的方向发展，艺术效果更加绚丽多姿。
例如，在洛阳开阳湖建设的音乐喷泉被称作“亚洲第一大音乐喷泉”，在水景综合工程拥有许多世界之最，包括369米数控跑泉，12万平方米的水景面积，360度无差别定位数控摇摆等。
位于世界知名学府哈佛大学校园内的唐纳音乐喷泉是一座雾喷泉。
春、夏、秋三季，水雾像云一样在石上舞蹈，模糊了石头的边界。
白天，阳光的反射令水雾产生彩虹；晚上，水雾在灯光的照射下产生迷离的效果。
上述音乐喷泉都属于大型音乐喷泉，由专门公司量身定做，造价昂贵，流量需求大。
目前，国内的音乐喷泉逐渐向智能化、综合化、多样化方向发展。
1.3 音乐喷泉的工作原理喷泉设备安装在人工构筑的整形或天然泉池中，喷射优美的水资，以供人观赏。
喷泉的工作原理从物理方面属于动量守恒的范畴：当水流从大直径管道到小直径管道时，流速会产生一定的变化，从而冲向背离地面的方向。
大直径管道中水流速度由水泵决定，小直径管道中的流速是原来速度和动量转化速度的和。
这就需要建立一个微元方程计算动量守恒，求出出口的速度，然后水流做抛物线运动。
前提是理想状态，忽略摩擦和风的影响。
音乐喷泉的工作原理与喷泉的工作原理并没有太大的差别。
音乐喷泉只是将音乐和喷泉水柱结合起来，并使水柱形状和音乐音频同步变化。
而水柱是由与电机相接水泵控制的，异步电机如果直接接入工频电源，其转速是固定不变的，这就需要通过变频器调节电源的频率控制电机转速。
通过改变电机的转速改变水泵供水的压力使水柱产生变化。
21.4 课题主要研究内容现在音乐喷泉的应用越来越普遍，涉及到的控制方式也越来越多，于是音乐喷泉的控制系统设计涵盖了机械电子工程的各个学科，且生动形象。
虽然喷泉的种类繁多，花型千姿百态，但是他们都有相似之处：花型的形成基本都是由调速水泵、输水管道、电磁阀门和不同性质的喷头构成。
因此，音乐喷泉的设计建造同样离不开以上的基本元件。
通常情况下，利用开关量控制上述元器件。
这些开关量控制水泵、电磁阀、灯光的动作随音乐进行组合，进而产生一场美轮美奂的视觉盛宴。
当然，有个别水泵需要用模拟信号实现连续调速实现预期的艺术效果。
针对不同花型变换要求需要采用不同的控制方法。
现在音乐喷泉有以下三种主要的控制形式：1、声控方式：这种控制方式使得喷泉可以接受任何音频信号，实现声音和喷泉的完美结合，比如音乐演唱会现场等等。
2、程序控制：这种控制方式需要提前在控制单元中预存程序，程序应囊括各种水型和花样，然后和灯光一起形成绚丽的艺术效果。
其优点比较明显：造假低廉、控制简单、适用于狭小的空间。
3、手动控制：这是目前最常用的控制方式。
特点是由人工操作进行表演，费时费力。
通过上文控制方式特点的介绍，程序控制方式能够满足本设计的要求。
控制系统要能够控制水泵转速，同时让喷泉水柱升降变化连续，这就需要变频器的密切配合。
同时，在系统中还将配备一定数量的电磁阀。
通过预存的花型字表控制电磁阀开关状态的不同组合，使喷泉花型不断变化。
这就间接是观众感受到喷泉随音乐变化的效果。
因为涉及到变频器、水泵、电磁阀、喷头的选择，所以需进行喷泉造型系统的设计计算，并以此作为元器件选择的依据；同时要进行控制系统包括硬件和软件的设计，以此实现放音、喷泉效果变化和他们之间同步处理。