基于单片机的音乐喷泉控制器设计

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。

池壁
池底 排水管
供水管

喷水池由池底、池壁、喷水供水管、吸水管、溢水 管、泄水管、补充剂水管等组成。如图所示
控制系统的方案设计
SSR
灯光
单 片 机
延迟放大 光电隔离 变频器
扬声器 电磁阀 潜水泵 喷头
开始 初始化
主程序流程图
Y
休止符？ 自检
N
取音符常数 调花形子程序 取节拍常数 取简谱码指针 启动T 0 查表取常数
造型方案设计


方案：设置了十六个喷头，分内外两圈布置，在水池的中 心还设置了一个花柱喷头，喷泉造型如图2.1所示。本方 案采用十字形供水方式，将水泵设置在喷池中央，同样是 为了让水流迅速流至每个喷头，当然也可以采用在外圈或 内圈安装水泵，用一短直管将内外两圈的水管连接起来， 就可以向各个喷头供水了，但是这种方式使距离水泵较远 的喷头的水柱高度变化会滞后于距离水泵较近的同性质的 喷水高度变化，产生的滞后效应较十字形供水方式的滞后 效应大。同时，本方案具有花形控制灵活，花形变化类型 多，而且观赏效果好，可以从各个方向上都能够看到同样 的花形，作为旅游景点内观赏用的音乐喷泉是较佳的选择。 选择此方案作为本次设计的花形造型方案。由于喷泉设置 在旅游景点内，为了取得较好的视距效果。因此，喷泉所 占据的空间位置，需根据人眼视域的生理特征以及周围的 景物来确定，经查相关资料，由以下两个指标确定，即垂 直视域和水平视域。当垂直视角在30度、水平视角在45度 的范围内，有良好的视域
设计背景


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 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。 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机的放音，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。

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。