音乐喷泉毕业设计

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1、四川工商职业技术学院毕业设计（论文）设计（论文）题目音乐喷泉系别机电工程系专业 电子信息工程技术班级电子14311姓名彭禹指导教师张娜2017 年 6 月教务处制音乐喷泉设计目录摘 要 1关键词 1第一章：喷泉概述 11.1 喷泉的意义 11.2 喷泉的发展 21.3 喷泉的种类 21.4 喷泉的设计 31.5 喷泉设计涉及的知识领域 4第二章：控制方案及要求 52.1音乐喷泉设计示意图 52.2音乐喷泉控制要求 52.3喷泉设备使用简介 5第三章：PLC、电磁阀、水泵等简介 63.1 PLC 简介 63.1.1 PLC 的特点及发展趋势 63.1.2 PLC 的分类和基本结构 73.1.3

2、PLC 的应用范围 83.1.4 PLC 的技术性能 83.1.5 PLC 的内存分配及 I/O 点数 83.1.6 PLC 的功能及应用 113.2 电磁阀简介 113.2.1 工作原理 113.2.2 电磁阀的分类 123.2.3 电磁阀在选型时的注意事项 133.2.4 电磁阀的安装注意事项 143.3 水泵简介 143.4 变频器简介 153.4.1 变频器的工作原理 153.4.2 变频器的组成 153.5 彩灯简介 16第四章 花样喷泉设计 184.1 PLC 型号的选择 184.2 PLC 的编程注意事项 194.3 花样喷泉的 I/O 分配 194.4 PLC 外部接线图 19

3、第五章 软件设计 205.1 系统程序设计 20致谢 22参考文献 22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 乐表演喷

4、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。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1.1 喷

5、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

6、，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

7、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

8、 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

9、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. 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

10、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

11、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。手动控制缺乏变化，但成本低廉。程序控制有丰富的水形变化。音乐控制 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

12、，对于喷泉的水泵和电磁阀控制，都得用到 PLC 技术。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. 变 频器变频器的英文译名是 VFD ( Variable-frequency Drive )，变频器是应用变 频技术与微电

13、子技术， 通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制 交流电动机的电力传动元件。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如图2-1所示为喷泉设计的示意图124356图2-1 喷泉设计示意图注：图中因 表示为彩灯，椭圆表示喷头,22音乐喷泉控制要求如图2-1所示，按下启动按钮，根据五角星的画法不同，开始依次喷水。先是222234532123543 ，

14、形成一笔画五角星，整个喷泉实现前面的过程循环。另外，喷泉喷出的水柱高低变化也能增加喷泉的观赏性，本设计中，按照依次递减的水柱高低变化，以增加喷泉的层次感，在整个喷泉的喷射 过程中，再加上动感的音乐，将使欣赏带来多种感官上的享受。23喷泉设备使用简介喷泉共分为两层，设备分布如下：喷头f 1层5个，2层5个，电磁阀一1层4个，2层4个，本设计中彩 灯f 1层5个，2层15个，水泵有4台。一台水泵控制2个电磁阀，另外， 水泵型号的选择将在下面的章节中讲到。第三章：plc、电磁阀、水泵等简介3.1PLC 简介可编程序控制器，英文称 Programmable Logical Controller ，简称

15、PLC。它是 一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用 而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑 运算、顺序控 制、定时 /计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接 口，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 是微机技术与传统的继电接触控制 技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的复杂接线、可 靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又 照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是 PLC 的程序编制，不需要 专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指 令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用 户在购到所需的 PLC 后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程 序的编制工作，就可灵活方便地将 PLC 应用于生产实践。随着网络技术的发展，现代可编程控制器对网络功能的要求更强，一般都有 现场总线功能、互连网接入功能等， EASY 嵌入式 PLC 采