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1、xxx职业技术学院201x届毕业论文目 录摘 要1引 言3第一章 总体设计方案41.1 音乐喷泉控制系统整体设计41.2 方案比较41.3 系统框图4第二章 硬件电路的设计62.1 电源电路62.2 单片机控制电路设计62.3 输入、出电路的设计8第三章 软件程序流程图103.1 系统整体流程图103.2 喷池数据11第四章 调试过程和调试方法134.1 硬件调试134.2 软件调试13第五章 总结与展望14参考文献15附 录16音乐喷泉控制器的设计摘 要音乐喷泉控制器是音乐喷泉的核心部分。在音乐喷泉中，喷头的多姿造型和缤纷的水下灯光都受喷泉控制器的控制。由于不同的喷泉对水泵和彩灯组数的要求各
2、不相同，因此可以设计一种简单、通用、组数可灵活扩充的喷泉控制器。本喷泉控制器采用全数字集成电路设计，可以灵活改变水泵和彩灯的组数。本课题利用单片机作为控制核心，设计出了一种控制简单，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。输入为音乐成正比的电压信号，输出为对水泵转速或阀门的控制量。关键词：单片机，音乐喷泉，控制器The musical fountain controllerAbstractThe musical fountain controller is the musical fountain he
3、art. In the musical fountain, the nozzle varied modeling and the riotous submarine light all receive the eruptive fountain controller the control. Is various as a result of the different eruptive fountain to the water pump and the color lamp bank number request, therefore designs the eruptive founta
4、in controller which one kind simple, general, the group number may expand nimbly to become an eruptive fountain designers topic. This eruptive fountain controller uses the entire digital circuit design, may change the water pump and the colored lantern group number nimbly.This topic research using s
5、ingle chip microcomputer as control core, devised a simple control, low costAnd easy to popularize the use of small music fountain control system. System according to the principle: is the music with single-chip computerStrength of the motor control, water pump and valve, in order to control the dis
6、cretion of the water fountain. Input for music intoDirect voltage signal output is on the pump rotation speed, the control quantity or valve.Key Words：microcontroller,usic fountain,controller 引 言德国发明家奥图皮士特先生在1930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
7、到了奥图皮士特先生音乐喷泉的表演，并把它带回纽约。1953年1月15日音乐喷泉在美国首次表演，表演期间超过150万人观看。在音乐喷泉走向全世界的同时，各种新技术也不断地运用在音乐喷泉上，使其表演变得复杂和美丽，给人们带来无限的乐趣，提高了人们的生活质量。目前，我国的大型音乐喷泉技术已日趋成熟，但对小型音乐喷泉的研究较少。控制系统是喷泉工程的关键部分，其余部分和普通类型的喷泉基本上一致。音乐喷泉的控制系统可采用可编程序控制器PLC作为控制核心，也可采用工控机作控制核心。但是对于小型音乐喷泉最适合的应是单片机作为控制核心。适合于一般城市小广场和普通住宅小区的小型音乐喷泉，由于其控制要求简单，使用单
8、片机完全可以满足要求，而且因其成本低则更易于普及，是未来音乐喷泉的发展趋势。 为了使控制简单可靠，适应现代社会的市场需求，各种形式的喷泉层出不穷，并逐步转向小型和营业性较强的方向发展。其音乐喷泉的控制也变得灵活多样，如单片机、PLC、DSP等都在音乐喷泉中有所运用，当然也具有优缺点。本课题针对旅游景点内设计了观赏性的小型“音乐喷泉”。选用单片机作为此次音乐喷泉控制系统设计的控制核心，主要是为了实现单片放音，并控制多个电磁阀的开闭动作和水泵的动作，解决系统中信号的同步性问题。第一章 总体设计方案1.1 音乐喷泉控制系统整体设计控制系统总体包括五部分模块：1) 音乐信号的采集模块； 2) 电源电路
9、模块； 3) A/D转换电路模块； 4) 单片机控制模块； 5) 输入、输出电路模块。 1.2 方案比较方案一：基于硬件电路采样的前馈补偿音乐喷泉控制系统此方案优点是新型音乐喷泉控制方法的采样结果可以直接反映音乐强度，并由喷泉控制器与上位机配合工作来实现数据的采集与处理，该方法每0.1秒采样一次数据。当利用前馈补偿方式控制输出时，前馈控制时间完全可由设置的“前馈”时间确定，故可满足实际音乐喷泉前馈补偿控制的需要。可由于硬件条件的限制以及能力的要求较高，实施较困难。方案二：基于全数字集成电路音乐喷泉控制器此方案设计分为音控、程控两用的音乐喷泉控制器。控制三组不同颜色的彩灯，五台不同喷泉造型的水泵
10、。音控、程控可用开关手动切换。程控的速度可用电位器调节。音控时，输入音乐的音量直接控制彩灯，音乐音量小则彩灯打开的组数少，音量大则彩灯打开的组数多。整个电路设计简单，通用，基于工程背景，具有可行性。方案三：基于单片机的音乐喷泉控制系统采用以AT89C51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，及其控制的准确性，能够简单而又实用的将乐曲控制喷泉的动作。而且以AT89C51为核心的嵌入式控制器，具有性价比高，体积小，易于操作等有点。因此本文采用该方案。1.3 系统框图众所周知，物体振动产生声音，而振动的频率决定音调高低，因此使用单片机控制输出不同频率的信号，就可以产生不同
11、的音调；利用单片机的计时系统可以控制各个音调的时间，即实现节拍的控制。音调和节拍按照乐谱排列就实现了乐曲演奏的功能。喷头及彩灯分别与相应输出点连接，通过程序实现每种音调都有对应的一组输出点开关状态组合，从而实现乐曲控制喷泉动作的功能。图1.1为系统总体结构图。组灯彩灯控制单片机至喷嘴组1组泵1水泵控制1水泵控制2至喷嘴组2组泵2转换至喷嘴组N电机伺服控制音乐扬声器图1.1 系统总体框图音乐的播放可在开启喷泉时，由外部设备如VCD、DVD等设备播放，也可由计算机播放。根据有无音乐信号（计算机上播放或外部输入），启停喷泉。当有音乐信号时，获取声音强度，通过模拟量卡、实时输出到变频器，作用到变速电机
12、上，使喷头喷水产生随音乐起伏的效果。单片机控制系统具有启动喷泉、灯光，捕获音乐，产生输出控制，显示当前音乐，喷泉、灯光状态，停止喷泉、灯光等功能，同时对各组喷头进行一定时间内的一定规则内的随机轮换。系统实现了乐曲演奏、乐曲选择、乐曲序号显示、喷泉水柱控制、彩灯控制等功能。物体振动产生声音，而振动的频率决定音调高低，因此使用单片机控制输出不同频率的信号，就可以产生不同的音调；利用单片机的计时系统可以控制各个音调的时间，即实现节拍的控制。音调和节拍按照乐谱排列就实现了乐曲演奏的功能。喷头及彩灯分别与相应输出点连接，通过程序实现每种音调都有对应的一组输出点开关状态组合，从而实现乐曲控制喷泉动作的功能
13、。第二章 硬件电路的设计2.1 电源电路设计电路是一个简单的稳压电路。图2.1为电源电路。图2.1 电源电路 由于使用了运算放大器，利用它的对称性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反向输入端和同向输入端。采用对称双电源可使用电路简化，在进口电子设备中，可经常看到用图示这种正负电源，对运放集成块供电的电路。其特点是：1.制作或选择电源变压器非常方便，变压器次级绕组无需带中心抽头。2.正负电源对称。3.电能的利用率较高。4.结构简单。实践证明：在电源变压器功率容量足够的前提下，适当加大电容容量和变压器次级绕组线径，该电路也可用于小功率的音频功放作正负对称双电
14、源供电。如果喷嘴的电磁控制器必须较大的电流，可以使用一个较大的电源变压器。本电路也只适用于较小的系统。2.2 单片机控制电路设计 经查INTER公司主要单片机微处理器系列MCS-48、MCS-51、RUPI-44、MCS-96等，考虑到本设计的特点，需要将程序预先写入程序存储器，只有选择具有可擦除功能的程序存储器。因此，本次设计选择MCS-51系列的AT89C51芯片作为为硬件核心电路。AT89C51单片机引脚和指令系统与51系列单片机完全兼容，因而使用方便。其最大特点是内部有4KB FlashROM，而且价格低廉。用FlashROM在开发过程中十分容易对程序进行修改，大大缩短系统开发周期。图
15、2.2 单片机控制的电路图 除了复位和晶振电路外，还有以光耦4N35为主的输入隔离电路、BCD拨码开关和用74H373的输出寄存器组。输出寄存器最多可以用8个，这对小型音乐喷泉已经是富足有余了。为了充分利用单片机已经有的资源，尽可能简化硬件电路，这里采用线选法扩展I/O口来扩展输出寄存器74HC373。74hc373为三态输出的八 D 透明锁存器，当三态允许控制端 OE 为低电平时，O0O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，O0O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端 LE 为高电平时，O 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，O 被锁存在已建立的数据电平。 由图2.2可知，由于不使用P0口地址，所以由P0口输出的低8位地址信号可以为任意值，由于P2口各引脚分别接74HC373的输入控制端G，所以地址信号的高
