单片机的音乐喷泉控制系统设计

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1、沈阳理工大学创新实验周报告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，介绍了一个以AT89C51单片机为核心的小型音乐喷泉控制系统。给出了一个简洁的单片机控制电路，分析了输出地址，描述了不同类型的输出电路和输入电路；介绍了从特定构造的喷池中获得决定喷池动作的喷池数据的原理；给出了主程序框图和看门狗子程序。采用程序控制来控制花型。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

2、随音乐节奏而变化。关键词：音乐喷泉，单片机，单片机控制，喷池数据22沈阳理工大学创新实验周报告目录前言31音乐喷泉控制系统硬件设计41.1控制系统硬件总体设计方案41.2音乐信号的采集41.3单片机电路61.3.1单片机的概述71.3.2时钟电路的设计81.4AD转换电路82喷泉控制系统软件设计102.1喷池数据102.2主程序框图112.3控制潜水泵软件设计模块122.3.1潜水泵开关调速的原理122.3.2潜水泵开关调速的软件设计122.4控制电磁阀软件设计模块132.5歌曲存储模块142.5.1音频脉冲的产生142.5.2音乐程序1

3、62.6灯光控制模块16结论17参考文献18附录19附录119附录2程序1922沈阳理工大学创新实验周报告前言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

4、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

5、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。1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的总体结构如图2.122沈阳理工大学创新实验周报告所示，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组成。图1.1系统总体结构框图1.2音乐信号的采集前面已经介绍过，本文的研究针对的是采用外部音源的喷泉系统，因此在对音乐信号进行特征识别前

6、首先要完成对模拟音乐信号的采集。音乐信号的采集主要包括音频放大和A/D转换两个过程，下面分别进行分析。单片机AD转换功放喇叭频谱彩灯显示驱动水泵电源单片机音乐喷泉框图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PN

7、P型复合差分放大器，T5、T6为镜像恒流源，作为T3、T422沈阳理工大学创新实验周报告的有源负载，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1.2.1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

8、压增益46dB，增益带宽300kHz，谐波失真0.2%。图1.2.1LM386封装形式及引脚定义在LM386的DataSheet上，提供了两种典型放大电路的设计方案。一种是在LM386的1脚和