音乐喷泉控制系统设计


    摘 要 近年来,生活水平逐渐提高:人们越来越重视生活质量和环境美感。音乐喷泉吸引了许多人的关注和爱戴。特别是在公园和广场等地方,不寻常的美丽音乐喷泉往往吸引路人。 随着喷泉的发展,AT89C51微型控制器的控制程序的基础上引入了音乐控制的喷泉系统。给定简单的小型控制系统并分析出口数据,描述各种类型的输出的电路和输入的电路。 为了获得来自喷射池特定结构的喷射池的效果,提出了喷射池中的数据原理。系统和看门狗子程序的首要调试图。 使用软件控制来控制模式。 音频信号还会影响照明的颜色以及照明和阴影的变化。 因此,光的颜色,光的闪光还有喷泉水的位置跟着音乐的音调从而改变。 关键词:音乐喷泉;单片机;单片机控制;喷池数据 ABSTRACT In recent years, the standard of living has gradually increased: people are paying more and more attention to quality of life and environmental beauty. The musical fountain attracts many people's attention and love. Especially in places such as parks and plazas, unusually beautiful musical fountains often attract passers-by. With the development of the fountain, the control program of the AT89C51 microcontroller has introduced a music-controlled fountain system. Given a simple, small control system and analyze export data, various types of output circuits and input circuits are described. In order to obtain the effect of the spray pool from the specific structure of the jet pool, the data principle in the jet pool is proposed. The main debug diagram for the system and watchdog subroutines. Use software control to control the mode. Audio signals can also affect the color of lighting and changes in lighting and shadows. Therefore, the color of the light, the flash of light, and the location of the fountain water change as the tone of the music changes. Key Words: music fountain;SCM;SCM control;watchdog program 第1章 绪 论 1.1课题背景 随着人民生活水平的提高,城市的环境也得到了建立。对于装饰喷泉而言,它很多时候都会在公园、广场、以及重要的公共区域出现。最开始的喷泉大多数都是无法控制的,并且是不能移动的,会给人很多单调的感觉,不过由于技术的持续进步,音乐喷泉融合了更多高科技元素,使得灯光、喷泉、以及旋律共同构建了协调的整体。调整各种形式的水射流的节奏和节奏并相应转换。 缤纷生动的灯光变化映射在美丽的风景中,令人眼前一亮,头晕眼花,得到较大的视听满足。1930年,全球范围内出现了音乐喷泉。德国人首次阐述了喷泉的含义。通过多年的进步,音乐喷泉的构建以及规划愈发趋于复杂。我们继续实施中国的改革开放政策,在八十年代中期,中国一直提供并打造了一些音乐喷泉,它们对于创造优质的环境以及充分活力的文化氛围产生了积极的影响。在对其他国家领先技术进行充分的学习和借鉴后,喷泉的外观不断更新,不断涌现,形成了多种新型水源。音乐喷泉可以和水上电影,灯光节目和舞台节目等一起,创建一个令人非常难以忘记的体验。 艺术效果。 在中国,有数百家喷泉和水设备制造商。 在市场竞争和最强在中国的生存之后,已经有公司在从事水上运动,这是完全有效, 可与上千万元的投资建设自己的超大喷泉的几个大型喷泉。 并创造了一些世界上最新的唱片。 一般来说,在中国水技术景观已达到国际先进水平,其建筑规模和市场需求更是难以与其他国家进行比较。 1.2 音乐喷泉的发展和现状 在北京得某个故城里,有个石景山呈现出美丽的音乐中,水飞起来雾会发生五颜六色的变化,有的时候变成一把伞,有时它会像一条玉带一样收紧,有时会像金蛇一样跳舞,有时它会旋转并洒上。由丝花,菊花,芙蓉,百合花和曼陀罗花组成。看出这个是非常大型音乐喷泉,建立在中国二十世纪80年初 南昌的秋水广场以“落云与孤云同飞,秋水永远长生不老。”这个场景在世界闻名。他的音乐喷泉吸引了人们的注意力。这是一组中国最着名,最大的音乐喷泉,占地12000平方米。主要的喷气式飞机达到128米。这是南昌一道非常美丽的风景线。人们可以看到滕王阁的美景。享受音乐。 旅游风景区新加坡的圣淘沙的音乐和音乐效果非常合适关注。它在圣淘沙岛站前有一个长长的喷泉,在稍微倾斜的空间里,空间很大,面积很大,形成一个很长的数字。100米宽的喷泉系列,喷泉系列的喷泉顶部。现场由三个半圆形的西式风格组成,铺在石板上,分为三层。在白天,瀑布和喷泉形成了一个充满活力的安静的旋转水上花园,拥有3个池。晚上有喷泉的五颜六色和美丽的风景。舞台的整个区域从东向西宽约100米。它超过40米,是亚洲最 有名之一还非常大的音乐喷泉。它显示美丽,美丽的水景。 上述音乐喷泉中的一些显示了音乐喷泉的建筑环境,音乐旋律,舞蹈表演的位置,不过它们都白归纳于优质音乐喷泉的范畴。这个控制系统借助PLC逻辑控制的方法来展开编程操作,所有这些都导致了高成本和高流量要求。这通常是一种专门的量化设计。尽管如此,音乐喷泉在国内和国外的控制系统是专为成熟的水平,以及公司产品专业生产商设计,并且提供系列服务,包括安装、规划、以及设计等。现在,中国的喷泉具备了更多的新型特点,包括分散化、智能化、多样化、以及系统化等。所以,民众对于喷泉控制系统的设计有了更高的诉求。 第2章 音乐喷泉控制系统硬件设计 2.1 控制系统硬件总体设计方案 对于音乐喷泉控制系统而言,图2.1表征了其全部结构,即4个主要的系统:分别为数据转化、音频输入、输出、以及微控制器等。 图2.1 系统总体结构框图 2.2音乐信号的采集 由上可知,此篇论文重点对借助外部声源来实现喷泉控制的系统展开了分析以及探讨,所以, 如果某个功能希望得到音乐信号的辨别,那么它一定要借助模拟信号来对它们进行科学的填充。音乐信号的收集者启用声音放大和模拟 - 数字转换,而且要对它们展开阐述。 2.2.1 音频放大电路的设计 对于外部音频信号来说,它一般不具备较大的幅度,而且通常都很小,所以在得到发送以前,原始信号不得不得到放大处理,使其能够有效地传递到模数转换器。此篇论文采取了LM386芯片音频放大电路。LM386 是美国国家半导体公司打造发布的一个集成电路,它有较多的种类,可以对功率进行方法。LM386存在很多的有点,比如功耗不大、工作电压区间大等。除此之外,它需要的外部元件也愈发地小。它在很多的电子设备声音放大电路环节都得到了运用。然后,T5和T6为恒流源,T1至T6构成PNP差分复合放大器。有功负载 T3, T4使输入级增益更稳定。电压增益阶段由T7假设。对于PNP管而言,它是通过T9以及T8共同组合构建而成的,并且在T10的参与下,构建了输出电路,它们是互相补偿的。 D1, D2提供 T8, T9, T10所需的偏置,使最后一级偏置 A类和 B类中. R5〜 R7形成一个内部反馈回路。由3.2.1能够知道, LM386主要是借助2排8引脚进行封装,它们的工作电位差区间很大,最小的是4V,最大的是12 V.静态电流为4 mA,最大输出功率是660 mW,最大电压增益是46 dB。增益带宽是300 kHz,谐波失真是0.2%。 图2.2.1 LM386 封装形式及引脚定义 LM386数据手册中提供了两个通用放大器电路设计。其一是在LM386的引脚1和引脚8之间没有连接额外的组件。因此,如果能够尽可能少地使用外部电路元件,那么就是一个最为节省的方式。另外的措施是借助在8以及1引脚两个不同连接的RC元器件来改变放大器电路的AC信息返回,通过对放大器电路的调整来实现相关功能,即闭环放大。对于音乐信号而言,一旦它得到了放大,就会出现图2.2.2的特点。在CD播放器等外部声源里,会存在较多的模拟信号,然后其会被划分成右以及左声道,这是在放大器电路中实现的,一旦信号得到了方法,那么就能够得到更广的音频信号。通过图3.2.2能够明确相关电路的细节图。1个具备十μ F的电容器 C4串联在 LM386的引脚1和引脚8之间,使得内部电阻 R6通过交流电压桥接,放大器电路的增值可以放到最大(46 dB)的200倍。其次,设计音频放大电路的外围电路。电路图中的电容器C1和C6用作直流电容器。电位器P1用于调节音量。。电容在C3里作为去耦合电容器,另一个作为该组合板的存储电容,另一个作为同路装置的高音传播。电容C2充当同路电容,在中频噪声环境中接地。音频信号通过放大器电路发送到模数转换器,从而来实现科学的采集操作。 图 2.2.2 音乐信号放大采集 2.2.2 采样定理 采样的本质为单脉冲的获得,并且它存在较多的幅度调整。它一般是借助开关脉冲来完成相关操作的,该脉冲存在很大的频率。如此,能够对模拟信号进行科学的采样,从而能够凭借脉冲抵达的时刻来进行信号模拟。通过上述离散脉冲序列,它能够够对以前的时间连续信号进行替代,也就是围绕时间层面来对模拟信号进行合理的分散。通过图3.2.2能够知道,一旦音乐信号得到了扩大,就能够借助A / D的调整以及转换,从而能够取得模拟信号,这是位于计算机上的。 对连续音乐信号进行收集以使得收集序列数据包包含最大限度的信息通过科学的方法,来对以前(原始)的模拟信号进行再次重现,而且在对频率进行收集后,就可以让其符合特定的需求,即能够匹配收集定理。其作出了如下的阐述:“只需收集频率fs>或=模拟信号中可以经过最为合理低通滤波器的收集信号的最大频率fm的两倍。 原始模拟信号从原始模拟信号恢复而不失真。 这个FM被称为香农的采样频率。可以说收集的方法也被称为香农定理。实际上,采集频率一般是较为科学的一个频率,而且是最高值的,一般都是其两倍。如果是围绕光谱混叠失真的,就能够避免出现更加。比如,假如音乐的声部的范围在4000Hz到 50Hz的区间里,那么如果想匹配香农采样定理的各项说明,应该使用A / D转换器,并且上述转换器应该具备10kHz的采样频率。 2.3 单片机电路 对于微控制器来说,它一定要对音乐信号进行有效的收集,而且要对I / O端口展开科学的改变,使其能够对灯以及控制泵进行调整。对于主芯片而言,它应该借助AT89C51单片机来完成既定的功能。AT89 C51微控制器是一款低功耗,8位CMOS高性能8位微控制器和8位微控制器。使用8 KB内存插槽,可读取可移动存储器,1000个读取周期以及256字节的随机存取存储器(RAM)。32个I / O端口,一个看门狗定时器,三个可编程16位定时器和ISP功能,这些都能够给设计提供必需的辅助,并且完成既定的设计目标。它使用不复杂,而且价格很低廉。所以,上述方案就被系统的主控制器进行了控制。 图2.3 89C51芯片 2.3.1 单片机的概述 AT89 C51为8位单片微机,它是通过美国ATMEL企业生产的。字节数为4 K字节的字节可以通过正在读取的程序存储器( PEROM)重复更改和128个字节的随机接入数据访问设备( RAM)。该器件采用ATMEL ATMEL技术制造,具有高密度的非易失性存储器,并与标准指令系统MCS-51兼容。该芯片有一个8位处理器和一个闪存设备。AT89C51能够具备下列功能:4 KB的闪存,128字节的内部 RAM,32条 I/ O线,两个16位定时器/计数器,具有内置振荡器和同步电路的5个矢量两电平中断结构和全双工串行通信端口。并且在同一时间,AT89C51允许将运算降低到0 Hz,还选择2种选择的节能状态。在待机模式下,CPU停止,但允许RAM,定时器/计数器,与通信相关的通信和互联可以提供更多服务。当处于掉电模式的时候,会对RAM的信息进行储存,不过振荡器并不运行,其他全部无法使用的器件会开展工作,一直延续到硬件的再一次启动。 微控制器分为P0端,P1端,P2端,P3端,这4个数据出口。因为P3出口包含很多个动作,例如写读动作,串联信号和外信号停止动作,则P3端不做I / O端口。 P0端口除了具有较低的八位地址总线外,还具有较强的承载能力,当数据总线和 ADC0809 L A/ D转换器连接到数据线时,端口0也用于访问外部扩展内存。P1端口和P2端口的负载能力相对较弱,P2端口必须用作访问外部存储器的前8个地址线。所以,被当做输入/使用输出端口的时候其他所有的P1,而并非 P2端口。 2.3.2 时钟电路的设计 AT89C51芯片存在一个放大器(高增益反相),其中具备了内部振荡器。对于反相放大器而言,它主要时候通过XTAL1进行输入的。 图2-13自激振荡器: 图2-13自激振荡器 2.4 AD转换电路 输入电压属于交流模拟电压的范畴,在微控制器展开处理的时候,无法被直接地进行传递。所以,应该首要考虑将滤波以及全桥整流进行运用。让它能够变成直流信号,随后通过滤波以及全桥整流的运用,来让它调整到直流信号。对于AD芯片而言,它的型号为ADC 0832,可以符合模拟转换的一般要求。内部功率消耗和所说复用参考电压,使芯片的转换时间从0到5 V,仅模拟输入电压为32 S.,对该复制的输出格式进行调配,以达到减少误差的目的,从而保证数据转换的速度和可靠性。在考虑逻辑控制的时候,通过处理器芯片实现了多个设备的接入。在数据传输的过程中,多个通道可以实现复用功能,这就保证了系统的I/O资源,实现串行通信的目的。 ADC0832引脚功能:ADC0832双内置封装,共28个触点。 (1)IN0-IN7(8)是一个重要的输入线,实现八个通道的同时传输,保证了模拟电压的稳定性; (2)写入入口及操作(4)ALE是写入口定用入口线,高电平是被允许通过的。如果ALE线已经处在了允许的条件下,那么多个地址信号就可以被解码,具体的包括ADDA,ADDB等。在实现多通道的控制时,复用开关起到了关键作用,多个地址信号可以选择IN0-IN7,并实现信号间的模拟和数字的转换。 (3)从数字输出的角度来看,控制线,输入线都是要标明的,“START”是典型的起始信号\\这个正信号来自CPU,宽度必须>100 ns,升起清除SAR,降落启动ADC。EOC是输出转换线的末端。OE是字符串“输出使能”。 (4)插头和别的(5)CLOCK是计时入口线,作为ADC0832信息所要的计时信息串以进行连续对比。在电压的输入上,保证了5V正电压的稳定输入,并实现了接地的功能。相关的参考电压可以根据具体的电阻来判断,包括VREF(+),以及VREF(-)。这些模块的形成了不同的功能,也在另一个层面上保证了有效载荷。 2.4.1 ADC0832与单片机89C51的连接 考虑信号的同步方式,采用了12 MHz的时钟频率,并利用89C51接收,具体的ALE信号得到了处理。ALE为2 MHz,以4分频后,500 kHz用作 ADC0832的时钟频率。使用P2.7控制A / D转换的开始,并在转换完成后读取数字值。由于ADC 0832的地址锁定,引脚(ALE)H可以连接到START引脚。由 P0.2- P0.0提供的3位通道的地址被加载到 ADC0832中,以通过 NOR门存储由信号 P2.7和 WR提供的稳定标识。如果已经实现了信号的发送,就通过交互判断进行分析,图2-4是具体的电路结构: 图2-4ADC0832 2.4.2输入电路 此处,这输入电路是指能够以电平,脉冲或数字形式检测音乐的开始和停止,音乐的节奏,声音的强度和检测到的信号被发送到微控制器的电路。出于便捷操作的目的,此处仅仅提供了能够对音乐进行调控的信号电路,使其能够让音乐停止或者开始。所以,音乐具备了更多的含义,不单单为一种背景音乐;对于喷雾盆的运动而言,它很大程度上会受到音乐的控制,这些都符合了音乐喷泉的基本诉求。 在本文中,实现了音乐信号的处理,具体的电路图是2.4.2,在考虑电路的放大功能上,采用了限幅放大器,使得微弱的信号能够得到质量的提升。在整个电路的滤波过程中,信号通过能量转换,实现了参考信号和音乐信号的结合。在进行电压匹配的过程中,利用电路的有效结构,防止了可能受到的信号干扰。因此,最终电路保证了信号的灵敏度,在4N35耦合器的总体控制下,实现了低频信号的输出,并在P1.5引脚上得到显示。 图2.4.2奏曲信号电路框图 2.5潜水泵调速硬件方案设计 设计方案1:采用变频器装置,电流的具体范围为4-20mA,这种方式可以实现较好的精度,但是也不可避免一些缺点。 设计方案2:电动机速度调试回路,照现在只会更加复杂电路,调试系数低,其优点就是价格比较低廉。所以考虑到系统的成本,调试系数不高,电动机调速电路能够充足。 这个系统有效调节了水泵的速率,并利用晶闸管进行调节,具体的电路如2.5。在这里,微控制器是核心单元,SCR线路的角度由光耦合器控制,并且通过电机的控制实现水流高度的区分。在具体的硬件方案中,实现220V单晶管的嵌入,并且引入1N4007二极管进行集成,实现了脉冲的直流,并且达到了100Hz的频率。晶闸管通过光耦合器打开和关闭,以便实现调制的功能。 图2.5电机电路图 如何实现方波和纹波的匹配是需要重点考虑的,在频率的选取上也要进行分析,最终确定在100 Hz的频段上。AD扫描的结果决定了100 Hz脉冲DC每个周期的直流导通时间。然后,100 Hz脉冲直流电压被形成一个输入端,而且通过另外一个连接点,实现与电压源的连接。在进行定时器的控制时,需要考虑输出电压的变化,并针对固有的周期进行期间参数匹配。当AD扫描的波形进行分析的时候,就能够实现晶闸管的结构操作。而且,在每个周期的延迟时间上分析,如果点击加速,那么就要增加SCR传输时间,同理,也可以进行电机减速的控制。 2.6灯光硬件方案设计 设计方案1:为了进一步提高系统的性能,可以形成多个颜色的信号灯反馈。 设计方案2:选择了低压信号灯,并进行了防水处理,不仅能够保证正常的功能性需求,也能保证性能的可靠性。在产品选型上,采用荷兰的菲利普公司作为基本器件结构,并搭配不同的色彩,形成线路的保护,并实现具体的喷泉功能。 在具体的方案中,考虑了多种元素,包括明亮的灯光。在水里面照明采用两个LED低电压灯。 闪闪发光的灯使用不同颜色的LED。 图2.6 彩灯的连接 2.7解决系统时间滞后硬件电路设计 因为单片机在对数据进行处理以及收集的时候,需要耗费一定的时间。并且如果想要对水柱读数以及发动机进行相应的话,也要耗费时间。在对电机真实的数据进行检查后能够知道,电机从一个转速到另一个转速的工作运转时间。电机的工作运转时间是0.04秒。,微型控制器的采集方法和处理数据程序约在100组以内,读取约0.6毫秒水柱所耗费的时间延迟能够得到科学的衡量,即对网关的作用大小。当计算效果完成后,整体的延迟计算大概是零点二秒。阐述了如下2个解决方案。 设计方案1.通过预处理的方式,也就是对应该要得到监督和管理的音乐元素进行科学的编辑,而且要在规定的时间之前进行监控。 设计方案2:对音乐播放时间进行使用方面的延迟,也就是在音频以及音乐院间增加延迟电路,而且对参数进行改变,从而使得水柱以及音乐能够得到及时的调整。 在对音乐元素进行预处理的时候,一般都是采取数值处理的防范,一般是在IPC以及其他控制系统得到了运用。如果仅仅是使用单片机,就不能完成预处理的作用。所以,延迟电路[6]能够在延迟音乐里得到再一次的出现,而且能够采取第2个选项。 第3章 喷泉控制系统软件设计 通过DB语句、DATA以及 EQU来对全部的数组以及常量进行阐述以及定义,并且这是通过程序的模块化结构实现的,从而能够对程序进行调整、优化、以及修正。这个系统是软件看门狗通过TO产生中断以及溢出。 3.1喷池数据 电磁阀、灯笼和喷水池中的泵需要借助喷水池中的数据打开,数据控制是自动化控制的核心。通常情况下,一组这样的可重复使用的数据定义喷泉和灯光中每个变化的特定图片。这个溅射池数据集看做是样本数据,相比情况下用于构造喷池图案的数据要比样本数据更多。下面以图3.1显示了如何组织这些模板的示例。假设您想要定期增加两个外部环形喷嘴中的喷嘴数量,并且以4个时钟增量将喷嘴数量从2增加到4,然后每次通过相同的方向增加喷嘴的数量降低速度。也就是说,每个喷嘴对应一个步骤,由于沿着四个时钟量增加喷嘴数量,根据这一规则喷嘴数量不断变化。应注意的是,在喷嘴数量增加过程中,中间喷嘴和内圈不会工作。如果不采用其他控制方式,需要在注射单元中使用两个输出寄存器,如图4.1所示。针对单独控制的喷嘴定义参数如下: 图3.1喷头布局例 如果上述项目均为1,喷涂时对应的喷嘴为0,则不喷水,则外环喷嘴数据应为: 0000 0011B 如果HYSJ01为定义模式数据,可得出如下数据: HYSJ01: DB 03H,0FH,3FH,0FFH,0FCH,0FOH,0COH,00H;外部喷嘴数据 DB 0,0,0,0,0,0,0,0 ; 内部和中央喷嘴数据 输出图案数据时应按照一定的规则,本次设计中采用一列逐一输出的方式,具备循环访问的功能。这种模式数据的好处在于可编辑性,对比来看模式数据很容易通过数据组合而生成更加复杂的模式数据或者是新的数据。 3.2主程序框图 如图3.2所示为复位程序流程图。当按下复位按钮后,复位程序自动运行,此时主程序0000H运行。输出通道测试是一项必不可少的工作,设计中以P1.4的开关K作为测试,它可以用来控制喷雾池中的移动以及音乐的播放。通过设定P1.5处的电平级值决定喷嘴延迟数量,比如设定值为0.1S,也就是说喷射池移动的时间间隔:每次音乐停止时(大部分音乐不停止在音乐中间),一组图案数据在下一次回放期间被交换, 当最后一个用完时,开始新的图案交换。综上所述,图案数据结束后会被替换,此时根据音乐不同展示出精心设计的图案数据。 3.3 控制潜水泵软件设计模块 潜水泵设计中主要应考虑潜水泵的运行速度和额定流量。根据实际需求可以发现,潜水泵设计中本着成本低廉、设计简单的理念进行设计,能满足控制要求,缺点在于速度不可控,而控制流量必须从改变潜水泵运行速度入手。 提高潜水泵速度的方式有很多, 此时设计中选用非接触开关分时实现。这种方式具有多种优点,比如操作简单、易于实现等。只需要在控制系统中加入一个新的速度控制程序即可改变转速,最终提高潜水泵的转速并节约能源。 图3.2 主程序流程图 3.3.1 潜水泵开关调速的原理 潜水泵速度控制中共有三种速度控制阀,分别是中速阀、高速阀和低速阀。在图中则以M、H、L表示。采用电容式控制方式,三通旋塞和电源由连接 TL, TM, TH三个双向晶闸管来控制这个系统,当 TL打开时,潜水泵的低压分接头与电源连接后泵采用低速运行。同理,打开TM或TH则对应采用中速和高速运行。三相配合有多种组合方式,使潜水泵最高拥有18种速度。将电源频率设置为50 Hz,以0:02秒为周期,并将速度设置时间设置为 TS=6 T( T是功率循环)低速调速的时候,无晶闸管是在速度控制时间连接,则该潜水泵0的速度,设定当速率周期期间晶闸管 TL被完全接通时,潜水泵是运行在低的速度,但是,当所述晶闸管 TL(0≤ N≤6)在6个功率周期被接通为 N个周期如果其他时间未打开,则潜水器6在低速下速度较低。这个时候速度设置为中速,晶闸管 TL在速度控制期间完全接通,潜水泵低速运行时,TM全开并处于N6个周期时,潜水泵以中速运行并开启电源循环。打开Tl便实现了中、低速之间的六个速度参数。同理在中速和高速之间实现六种速度变化。这表明水下泵可以使用时分连接方法以18个速度步进速度控制。 3.3.2潜水泵开关调速的软件设计 AT89 C51单片机输出端口 P2.0, P2.1和 P2.2使用逆变器连接晶闸管 TL, TM和 TH的控制电极, P2.0=“0”潜水泵便以以低速运行。在其他情况下,P2.0 =“1”,晶闸管关闭,潜水泵装置失效。即从 P2.1输出的低潜水位的 P2.0输出控制。P2.2能控制潜水泵是否采用高速转动,收集音乐信号并通过分贝转速表获得速度,实现对潜水泵速度的控制。为了验证程序的合理性,以Happy Birthday音乐为例测试,得出如下结果: 无论音符是哪一个,它都跟速度代码得到了充分的对应,而且随着音符不断的调整,潜水泵的速度也得到了对应的调整。就速度控制程序而言,出了得到输出速度代码速度的目的,在对速度进行管理和控制的时候,一定要完成1/4拍的过程,这是一个最少时间,通过(90 H)在速度输入模块,并且,还存在一个储存块(95 H),它的作用在于对通电的时间进行储存,随后借助延迟计划来完成。 在速度控制方法中,我们使用的马达记录的8位数据码的速度,在较低的三个比特( b2 b1 b0)中,匝数 N,位4和5( b4 b3)的比率表示导通步骤的数目,并且不使用高3位( b7 b6 b5),接通速度代表的含义是旋转度低速,中速或高速,这个值是位于 b4 b3={00 B,01 B,10 B,11 B}里,如果度数被切换00 B时,代码集访问,晶闸管到 TL的比例的旋转速度是,晶闸管外部的 ON比率没有打开;是01 B切换晶闸管 TM在代码的旋转速度的比率旋转的程度被设置时,外部晶闸管的比被打开 TL,如果10 B处于高电平时,代码组中的晶闸管速度比 TH在外部晶闸管 TM的比率导通时改变为电平11 B,该比值00 H只示出速度周期,高速潜水泵的总转换时间是 TH晶闸管之一。转速的范围是000B-110B。可以看到代码速度范围为00 H-06 H,09 H-0 EH,11 H-16 H18码在码数的低齿轮00 H-06 H09 H-0 EH用于中速,11 H码-16 H的升档代码。所以,如果抛开潜水泵存在的0速度以外,还存在十八种不同的速度。 虽然上面的措施就潜水泵而言可以具有18速度的可调速度,但该方法也具有若干缺点: 1.对于潜水泵而言,它的扭矩存在脉动的情况,而且提高了潜水泵会产生的噪音,这是机械方面的,借助不同的方法来避免转子出现轴向运动,从而减低早已,保障水管以及潜水泵能够平稳地固定。 2、如果变频器相对较低且潜水泵主轴运动不正常运转,则必须限制最小速度代码。可以删除低速速度码中最低连接速率的三个码,并且可以保留15个速度的较大的速度。 3.4控制电磁阀软件设计模块 对于控制阀而言,其主要的作用就是改变喷泉模式,由于采用了PA0到PA7以及PB0到PB4的阀门可以起到控制电磁阀的作用。因此,可以把相同样式的喷嘴精简掉,最后得到256个不同的喷雾类型。同时也能够采用手动选取的方式,通过LED显示设备显示当前的喷嘴样式,即喷嘴型号。选择喷头的花型值激活相应的电磁阀,高位端口可以对电磁阀进行充电。高位端口使电磁阀电动,电磁阀数量为PA和PB端口数量之和,此外PA与PB端口的喷嘴信息一致。 控制电磁阀子程序模块 3.5.1音频脉冲的产生 产生音乐信号的主要流程为:只计算特定音调的循环(1 /效率),接下来将这个循环值×1/2,得到半循环周期。可以使用定时器测定半周期的具体时间,每当定时器到期并重复时I / O都会反转,反之亦然。具有该频率的脉冲可在I / O引脚处获得。使用微控制器的内部定时器进入计数操作状态( MODE1),调整计数器TH0和 TL0的参数就很够得到多种频率,进而能够得到不同大小的比例。不妨将频率设置为523 Hz,相应的时钟频率为,计数器为每956, I/ O反转一次,而中等 DO范围(523 Hz)。 表3.1 C调各音符频率与计数值T的对照表 通常一个音符需要占用一个字节的储存空间,音符高度的四位数字,音符的低音四位数字和节拍代码的节奏。 表3.2节拍与节拍编码相比,当节拍为0.4秒,而且可知1/4节拍相当于用时0.1秒,改变时间延迟可以起到调整节拍时间的作用。如果将1/4节拍的时间定义为DELAY,1位必须是4 DELAY。 因此,只需要一个1/4比特的DELAY延迟,剩余的比特是倍数,详细的数据详见见下表。 表3.2 节拍与节拍码的对照 表3.3 各调1/4节拍的时间设定 表3.4简谱对应的简谱码、T值 3.5.2音乐程序 第一,分析乐谱的基础上,依据上表的规则创建T值表格顺序,将T值表格设置为TABLE1,并将发音字符数设置为TABLE。频谱代码(注意,见表3.4)用四位数字表示,用三位及以下的数字指代节拍,此外,将音符节拍码输入程序的“ TABLE”中。 3.6灯光控制模块 在用音乐控制灯光照明的场景中,可以采用LC182作为专门的片上分频器可以调节灯光大小,进而能够迅速控制LED闪光灯,并且控制效果直接、控制数量巨大等特点。在整个系统中LC182有以下几个作用:信号整流电路、脉冲分配器、电压控制等。在用MCU打开了LC182的情况下,LC182输出信号逐渐提高,其输出信号的频率为0.5—1Hz。例如,输入的音乐信号为1时,灯泡的闪烁周期与音频信号的变化周期相同。 3.7看门狗子程序 对于程序的看门狗而言,主要是由溢出判断程序中的一个子程序“看门狗”与定时器构成。子程序“看门狗”的工作流程为: 对于整个系统而言,需要在不同的位置运行这个子程序,进而保证系统在工作的时候,TO数据不发生溢出的情况。如果由于故障程序而导致故障,那么该子程序将无法运行。当溢出前中断的时间超过了130ms后,可以采取下面的流程: 在由于中断的原因而反馈RETI命令的情况下,批量内容在0049H以上的将会进入PC程序的计数器中。这样有利于重新初始化喷雾模式,并重新编号,接着初始化音乐控制系统,然后音乐池重新启动可以正常使用了。 3.8实验仿真 最近几年以来,计算机方针技术得到了极速的进步,从而造成了单片机方针技术也获得了极大的进步。现在,微控制器方针具备不同种类的工具,并且大部分都是关于算法验证以及软件方针的,一些硬件仿真工具无法进行有效的模拟,尤其是针对CPUD的,不能够在硬件外围开展对应的操作,从而实现CPU执行(关于硬件仿真的)。Proteus的主要特点如下: (1)能够满足微控制器仿真所设定的界限,如果出品是一样的,那么就存在特别好的优势; (2)仿真系统仿真,数据系统仿真等功能; (3)现在能够对很多位控制器的种类进行支持,例如68000系列,51系列等; (4)能够对很多的外设以及内存进行有效的支持。因为实验室条件的娟,这些设计仿真完成需要一定的设备支持,在实验室内无法实现。 所以,这里使用Proteus来实现下面描述的设计模拟步骤: 第1:将Proteus 6 Professional进行打开,使其处于绘图界面。 第2:增加应该需要的所有组件,并且按照规定对电路图进行科学连接。在开展这类设计的时候,一般需要使用的组件包括AT89C51,LED灯等。 第3:增加1个仿真文件。 第4:通过对开始符号按钮进行电机后,就启动了仿真。这个时候,喷泉需要按照源代码调试的运行状态启动。 结 论 喷泉能够对很多事物都起到装饰的功能,包括街道、花园以及公共场所等,它会给民众创造愉快的氛围。最初,喷泉的种类较少,而现在喷泉的类型不断得到了丰富,构建了多种丰富的造型,而且还涵盖了充满活力的音乐。由于照明技术以及喷泉技术的充分融合,造成喷泉更加美丽夺目,成为现代社会流行的装饰景观。喷泉现在有很大的发展空间。此篇论文重点对怎样优化音乐节奏进行了阐述以及分析,并且对音乐喷泉如何实现同步化展开了有力的研究。而且,在对音乐元素挑选以及识别的可能性进行了分析后,明确了它们会给音乐以及喷泉的联合使用造成较大的难题。 此篇论文大设计的音乐喷泉控制系统不是一个大型喷泉,它主要在旅游景点得到了广泛的运用,并且其具备优美的外观以及高强的业务水平。操作人员能够对喷泉进行便捷高效的控制,能够很大程度上跟“经济应用”的原则得到契合,可以使用户的需求都得到较大满足。 就系统设计而言,重点对喷泉管道系统进行了探析和开发,这是借助流体力学理论实现的。在微控制器的辅助下,能够对音乐的播放进行调控。除此之外,图案以及流量也得到了有效的控制。通过Protel软件,一套能够落实控制方案的管理系统也得到了开发。 不足之处为:因为扬声器的声音发出是通过矩形信号来调整的,而并非人声,所以出现的音乐仅仅是关于旋律的,而非真人通过歌喉演唱的。值得一起的是,上述信号是通过芯片制造而得的。 参考文献 [1] 陈桂友,柴远斌,单片机应用技术[M]. 北京:机械工业出版社. 2008. 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    贡献于2021-07-12

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