摘
年生活水逐渐提高：越越重视生活质量环境美感音乐喷泉吸引许关注爱戴特公园广场等方寻常美丽音乐喷泉吸引路
着喷泉发展AT89C51微型控制器控制程序基础引入音乐控制喷泉系统定简单型控制系统分析出口数描述种类型输出电路输入电路 获喷射池特定结构喷射池效果提出喷射池中数原理系统门狗子程序首调试图 软件控制控制模式 音频信号会影响明颜色明阴影变化 光颜色光闪光喷泉水位置着音乐音调改变
关键词：音乐喷泉单片机单片机控制喷池数
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 passersby
With the development of the fountain the control program of the AT89C51 microcontroller has introduced a musiccontrolled 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 fountainSCMSCM controlwatchdog program
第1章 绪
11课题背景
着民生活水提高城市环境建立装饰喷泉言时候会公园广场重公区域出现开始喷泉数法控制移动会单调感觉技术持续进步音乐喷泉融合更高科技元素灯光喷泉旋律构建协调整体调整种形式水射流节奏节奏相应转换 缤纷生动灯光变化映射美丽风景中令眼前亮头晕眼花较视听满足1930年全球范围出现音乐喷泉德国首次阐述喷泉含义通年进步音乐喷泉构建规划愈发趋复杂继续实施中国改革开放政策八十年代中期中国直提供造音乐喷泉创造优质环境充分活力文化氛围产生积极影响国家领先技术进行充分学鉴喷泉外观断更新断涌现形成种新型水源音乐喷泉水电影灯光节目舞台节目等起创建令非常难忘记体验 艺术效果 中国数百家喷泉水设备制造商 市场竞争强中国生存已公司事水运动完全效 千万元投资建设超喷泉型喷泉 创造世界新唱片 般说中国水技术景观已达国际先进水建筑规模市场需求更难国家进行较
12 音乐喷泉发展现状
北京某城里石景山呈现出美丽音乐中水飞起雾会发生五颜六色变化时候变成伞时会条玉带样收紧时会金蛇样跳舞时会旋转洒丝花菊花芙蓉百合花曼陀罗花组成出非常型音乐喷泉建立中国二十世纪80年初
南昌秋水广场落云孤云飞秋水永远长生老场景世界闻名音乐喷泉吸引注意力组中国着名音乐喷泉占12000方米喷气式飞机达128米南昌道非常美丽风景线滕王阁美景享受音乐
旅游风景区新加坡圣淘沙音乐音乐效果非常合适关注圣淘沙岛站前长长喷泉稍微倾斜空间里空间面积形成长数字100米宽喷泉系列喷泉系列喷泉顶部现场三半圆形西式风格组成铺石板分三层白天瀑布喷泉形成充满活力安静旋转水花园拥3池晚喷泉五颜六色美丽风景舞台整区域东西宽约100米超40米亚洲 名非常音乐喷泉显示美丽美丽水景
述音乐喷泉中显示音乐喷泉建筑环境音乐旋律舞蹈表演位置白纳优质音乐喷泉范畴控制系统助PLC逻辑控制方法展开编程操作导致高成高流量求通常种专门量化设计音乐喷泉国国外控制系统专成熟水公司产品专业生产商设计提供系列服务包括安装规划设计等现中国喷泉具备更新型特点包括分散化智化样化系统化等民众喷泉控制系统设计更高诉求
第2章 音乐喷泉控制系统硬件设计
21 控制系统硬件总体设计方案
音乐喷泉控制系统言图21表征全部结构4系统：分数转化音频输入输出微控制器等
图21 系统总体结构框图
22音乐信号采集
知篇文重点助外部声源实现喷泉控制系统展开分析探讨
果某功希音乐信号辨定助模拟信号进行科学填充音乐信号收集者启声音放模拟 数字转换展开阐述
221 音频放电路设计
外部音频信号说般具备较幅度通常发送前原始信号放处理够效传递模数转换器篇文采取LM386芯片音频放电路LM386 美国国家半导体公司造发布集成电路较种类功率进行方法LM386存点功耗工作电压区间等外需外部元件愈发电子设备声音放电路环节运然T5T6恒流源T1T6构成PNP差分复合放器功负载 T3 T4输入级增益更稳定电压增益阶段T7假设PNP言通T9T8组合构建成T10参构建输出电路互相补偿 D1 D2提供 T8 T9 T10需偏置级偏置 A类 B类中 R5〜 R7形成部反馈回路321够知道 LM386助2排8引脚进行封装工作电位差区间4V12 V静态电流4 mA输出功率660 mW电压增益46 dB增益带宽300 kHz谐波失真02％
图221 LM386 封装形式引脚定义
LM386数手册中提供两通放器电路设计LM386引脚1引脚8间没连接额外组件果够少外部电路元件节省方式外措施助81引脚两连接RC元器件改变放器电路AC信息返回通放器电路调整实现相关功闭环放音乐信号言旦放会出现图222特点CD播放器等外部声源里会存较模拟信号然会划分成右左声道放器电路中实现旦信号方法够更广音频信号通图322够明确相关电路细节图1具备十μ F电容器 C4串联 LM386引脚1引脚8间部电阻 R6通交流电压桥接放器电路增值放（46 dB）200倍次设计音频放电路外围电路电路图中电容器C1C6作直流电容器电位器P1调节音量电容C3里作耦合电容器作该组合板存储电容作路装置高音传播电容C2充路电容中频噪声环境中接音频信号通放器电路发送模数转换器实现科学采集操作
图 222 音乐信号放采集
222 采样定理
采样质单脉获存较幅度调整般助开关脉完成相关操作该脉存频率够模拟信号进行科学采样够脉抵达时刻进行信号模拟通述离散脉序列够够前时间连续信号进行代围绕时间层面模拟信号进行合理分散通图322够知道旦音乐信号扩够助A D调整转换够取模拟信号位计算机 连续音乐信号进行收集收集序列数包包含限度信息通科学方法前（原始）模拟信号进行次重现频率进行收集符合特定需求够匹配收集定理作出阐述：需收集频率fs＞＝模拟信号中合理低通滤波器收集信号频率fm两倍 原始模拟信号原始模拟信号恢复失真 FM称香农采样频率说收集方法称香农定理实际采集频率般较科学频率高值般两倍果围绕光谱混叠失真够避免出现更加假音乐声部范围4000Hz 50Hz区间里果想匹配香农采样定理项说明应该A D转换器述转换器应该具备10kHz采样频率
23 单片机电路
微控制器说定音乐信号进行效收集I O端口展开科学改变够灯控制泵进行调整芯片言应该助AT89C51单片机完成定功AT89 C51微控制器款低功耗8位CMOS高性8位微控制器8位微控制器8 KB存插槽读取移动存储器1000读取周期256字节机存取存储器（RAM）32I O端口门狗定时器三编程16位定时器ISP功够设计提供必需辅助完成定设计目标复杂价格低廉述方案系统控制器进行控制
图23 89C51芯片
231 单片机概述
AT89 C518位单片微机通美国ATMEL企业生产字节数4 K字节字节通正读取程序存储器（ PEROM）重复更改128字节机接入数访问设备（ RAM）该器件采ATMEL ATMEL技术制造具高密度非易失性存储器标准指令系统MCS51兼容该芯片8位处理器闪存设备AT89C51够具备列功：4 KB闪存128字节部 RAM32条 I O线两16位定时器计数器具置振荡器步电路5矢量两电中断结构全双工串行通信端口时间AT89C51允许运算降低0 Hz选择2种选择节状态机模式CPU停止允许RAM定时器计数器通信相关通信互联提供更服务处掉电模式时候会RAM信息进行储存振荡器运行全部法器件会开展工作直延续硬件次启动
微控制器分P0端P1端P2端P3端4数出口P3出口包含动作例写读动作串联信号外信号停止动作P3端做I O端口 P0端口具较低八位址总线外具较强承载力数总线 ADC0809 L A D转换器连接数线时端口0访问外部扩展存P1端口P2端口负载力相较弱P2端口必须作访问外部存储器前8址线做输入输出端口时候P1非 P2端口
232 时钟电路设计
AT89C51芯片存放器（高增益反相）中具备部振荡器反相放器言时候通XTAL1进行输入
图213激振荡器：
图213激振荡器
24 AD转换电路
输入电压属交流模拟电压范畴微控制器展开处理时候法直接进行传递应该首考虑滤波全桥整流进行运够变成直流信号通滤波全桥整流运调整直流信号AD芯片言型号ADC 0832符合模拟转换般求部功率消耗说复参考电压芯片转换时间05 V仅模拟输入电压32 S该复制输出格式进行调配达减少误差目保证数转换速度性考虑逻辑控制时候通处理器芯片实现设备接入数传输程中通道实现复功保证系统IO资源实现串行通信目
ADC0832引脚功：ADC0832双置封装28触点
（1）IN0IN7（8）重输入线实现八通道时传输保证模拟电压稳定性
（2）写入入口操作（4）ALE写入口定入口线高电允许通果ALE线已处允许条件址信号解码具体包括ADDAADDB等实现通道控制时复开关起关键作址信号选择IN0IN7实现信号间模拟数字转换
（3）数字输出角度控制线输入线标明START典型起始信号＼＼正信号CPU宽度必须＞100 ns升起清SAR降落启动ADCEOC输出转换线末端OE字符串输出
（4）插头（5）CLOCK计时入口线作ADC0832信息计时信息串进行连续电压输入保证5V正电压稳定输入实现接功相关参考电压根具体电阻判断包括VREF（+）VREF（）模块形成功层面保证效载荷
241 ADC0832单片机89C51连接
考虑信号步方式采12 MHz时钟频率利89C51接收具体ALE信号处理ALE2 MHz4分频500 kHz作 ADC0832时钟频率P27控制A D转换开始转换完成读取数字值ADC 0832址锁定引脚（ALE）H连接START引脚 P02 P00提供3位通道址加载 ADC0832中通 NOR门存储信号 P27 WR提供稳定标识果已实现信号发送通交互判断进行分析图24具体电路结构：
图24ADC0832
242输入电路
处输入电路指够电脉数字形式检测音乐开始停止音乐节奏声音强度检测信号发送微控制器电路出便捷操作目处仅仅提供够音乐进行调控信号电路够音乐停止者开始音乐具备更含义单单种背景音乐喷雾盆运动言程度会受音乐控制符合音乐喷泉基诉求
文中实现音乐信号处理具体电路图242考虑电路放功采限幅放器微弱信号够质量提升整电路滤波程中信号通量转换实现参考信号音乐信号结合进行电压匹配程中利电路效结构防止受信号干扰终电路保证信号灵敏度4N35耦合器总体控制实现低频信号输出P15引脚显示
图242奏曲信号电路框图
25潜水泵调速硬件方案设计
设计方案1：采变频器装置电流具体范围420mA种方式实现较精度避免缺点
设计方案2：电动机速度调试回路现会更加复杂电路调试系数低优点价格较低廉考虑系统成调试系数高电动机调速电路够充足
系统效调节水泵速率利晶闸进行调节具体电路25里微控制器核心单元SCR线路角度光耦合器控制通电机控制实现水流高度区分具体硬件方案中实现220V单晶嵌入引入1N4007二极进行集成实现脉直流达100Hz频率晶闸通光耦合器开关闭便实现调制功
图25电机电路图
实现方波纹波匹配需重点考虑频率选取进行分析终确定100 Hz频段AD扫描结果决定100 Hz脉DC周期直流导通时间然100 Hz脉直流电压形成输入端通外连接点实现电压源连接进行定时器控制时需考虑输出电压变化针固周期进行期间参数匹配AD扫描波形进行分析时候够实现晶闸结构操作周期延迟时间分析果点击加速增加SCR传输时间理进行电机减速控制
26灯光硬件方案设计
设计方案1：进步提高系统性形成颜色信号灯反馈
设计方案2：选择低压信号灯进行防水处理仅够保证正常功性需求保证性性产品选型采荷兰菲利普公司作基器件结构搭配色彩形成线路保护实现具体喷泉功
具体方案中考虑种元素包括明亮灯光水里面明采两LED低电压灯 闪闪发光灯颜色LED
图26 彩灯连接
27解决系统时间滞硬件电路设计
单片机数进行处理收集时候需耗费定时间果想水柱读数发动机进行相应话耗费时间电机真实数进行检查够知道电机转速转速工作运转时间电机工作运转时间004秒微型控制器采集方法处理数程序约100组读取约06毫秒水柱耗费时间延迟够科学衡量网关作计算效果完成整体延迟计算概零点二秒阐述2解决方案
设计方案1通预处理方式应该监督理音乐元素进行科学编辑规定时间前进行监控
设计方案2：音乐播放时间进行方面延迟音频音乐院间增加延迟电路参数进行改变水柱音乐够时调整
音乐元素进行预处理时候般采取数值处理防范般IPC控制系统运果仅仅单片机完成预处理作延迟电路[6]够延迟音乐里次出现够采取第2选项
第3章 喷泉控制系统软件设计
通DB语句DATA EQU全部数组常量进行阐述定义通程序模块化结构实现够程序进行调整优化修正系统软件门狗通TO产生中断溢出
31喷池数
电磁阀灯笼喷水池中泵需助喷水池中数开数控制动化控制核心通常情况组样重复数定义喷泉灯光中变化特定图片溅射池数集做样数相情况构造喷池图案数样数更面图31显示组织模板示例假设您想定期增加两外部环形喷嘴中喷嘴数量4时钟增量喷嘴数量2增加4然次通相方增加喷嘴数量降低速度说喷嘴应步骤着四时钟量增加喷嘴数量根规喷嘴数量断变化应注意喷嘴数量增加程中中间喷嘴圈会工作果采控制方式需注射单元中两输出寄存器图41示针单独控制喷嘴定义参数：
图31喷头布局例
果述项目均1喷涂时应喷嘴0喷水外环喷嘴数应：
0000 0011B
果HYSJ01定义模式数出数：
HYSJ01：
DB 03H0FH3FH0FFH0FCH0FOH0COH00H外部喷嘴数
DB 00000000 部中央喷嘴数
输出图案数时应定规次设计中采列逐输出方式具备循环访问功种模式数处编辑性模式数容易通数组合生成更加复杂模式数者新数
32程序框图
图32示复位程序流程图复位钮复位程序动运行时程序0000H运行输出通道测试项必少工作设计中P14开关K作测试控制喷雾池中移动音乐播放通设定P15处电级值决定喷嘴延迟数量设定值01S说喷射池移动时间间隔：次音乐停止时（部分音乐停止音乐中间）组图案数次回放期间交换 完时开始新图案交换综述图案数结束会换时根音乐展示出精心设计图案数
33 控制潜水泵软件设计模块
潜水泵设计中应考虑潜水泵运行速度额定流量根实际需求发现潜水泵设计中着成低廉设计简单理念进行设计满足控制求缺点速度控控制流量必须改变潜水泵运行速度入手
提高潜水泵速度方式 时设计中选非接触开关分时实现种方式具种优点操作简单易实现等需控制系统中加入新速度控制程序改变转速终提高潜水泵转速节约源
图32 程序流程图
331 潜水泵开关调速原理
潜水泵速度控制中三种速度控制阀分中速阀高速阀低速阀图中MHL表示采电容式控制方式三通旋塞电源连接 TL TM TH三双晶闸控制系统 TL开时潜水泵低压分接头电源连接泵采低速运行理开TMTH应采中速高速运行三相配合种组合方式潜水泵高拥18种速度电源频率设置50 Hz002秒周期速度设置时间设置 TS6 T（ T功率循环）低速调速时候晶闸速度控制时间连接该潜水泵0速度设定速率周期期间晶闸 TL完全接通时潜水泵运行低速度述晶闸 TL（0≤ N≤6）6功率周期接通 N周期果时间未开潜水器6低速速度较低时候速度设置中速晶闸 TL速度控制期间完全接通潜水泵低速运行时TM全开处N6周期时潜水泵中速运行开启电源循环开Tl便实现中低速间六速度参数理中速高速间实现六种速度变化表明水泵时分连接方法18速度步进速度控制
332潜水泵开关调速软件设计
AT89 C51单片机输出端口 P20 P21 P22逆变器连接晶闸 TL TM TH控制电极 P200潜水泵便低速运行情况P20 1晶闸关闭潜水泵装置失效 P21输出低潜水位 P20输出控制P22控制潜水泵否采高速转动收集音乐信号通分贝转速表获速度实现潜水泵速度控制验证程序合理性Happy Birthday音乐例测试出结果：
音符速度代码充分应着音符断调整潜水泵速度应调整速度控制程序言出输出速度代码速度目速度进行理控制时候定完成14拍程少时间通（90 H）速度输入模块存储存块（95 H）作通电时间进行储存助延迟计划完成
速度控制方法中马达记录8位数码速度较低三特（ b2 b1 b0）中匝数 N位45（ b4 b3）率表示导通步骤数目高3位（ b7 b6 b5）接通速度代表含义旋转度低速中速高速值位 b4 b3{00 B01 B10 B11 B}里果度数切换00 B时代码集访问晶闸 TL例旋转速度晶闸外部 ON率没开01 B切换晶闸 TM代码旋转速度率旋转程度设置时外部晶闸开 TL果10 B处高电时代码组中晶闸速度 TH外部晶闸 TM率导通时改变电11 B该值00 H示出速度周期高速潜水泵总转换时间 TH晶闸转速范围000B110B代码速度范围00 H06 H09 H0 EH11 H16 H18码码数低齿轮00 H06 H09 H0 EH中速11 H码16 H升档代码果抛开潜水泵存0速度外存十八种速度
然面措施潜水泵言具18速度调速度该方法具干缺点：
1潜水泵言扭矩存脉动情况提高潜水泵会产生噪音机械方面助方法避免转子出现轴运动减低早已保障水潜水泵够稳固定
2果变频器相较低潜水泵轴运动正常运转必须限制速度代码删低速速度码中低连接速率三码保留15速度较速度
34控制电磁阀软件设计模块
控制阀言作改变喷泉模式采PA0PA7PB0PB4阀门起控制电磁阀作相样式喷嘴精简掉256喷雾类型时够采手动选取方式通LED显示设备显示前喷嘴样式喷嘴型号选择喷头花型值激活相应电磁阀高位端口电磁阀进行充电高位端口电磁阀电动电磁阀数量PAPB端口数量外PAPB端口喷嘴信息致
控制电磁阀子程序模块
351音频脉产生
产生音乐信号流程：计算特定音调循环（1 效率）接循环值×12半循环周期定时器测定半周期具体时间定时器期重复时I O会反转反然具该频率脉I O引脚处获微控制器部定时器进入计数操作状态（ MODE1）调整计数器TH0 TL0参数够种频率进够例妨频率设置523 Hz相应时钟频率计数器956 I O反转次中等 DO范围（523 Hz）
表31 C调音符频率计数值T表
通常音符需占字节储存空间音符高度四位数字音符低音四位数字节拍代码节奏 表32节拍节拍编码相节拍04秒知14节拍相时01秒改变时间延迟起调整节拍时间作果14节拍时间定义DELAY1位必须4 DELAY 需14特DELAY延迟剩余特倍数详细数详见见表
表32 节拍节拍码
表33 调14节拍时间设定
表34简谱应简谱码T值
352音乐程序
第分析乐谱基础表规创建T值表格序T值表格设置TABLE1发音字符数设置TABLE频谱代码（注意见表34）四位数字表示三位数字指代节拍外音符节拍码输入程序 TABLE中
36灯光控制模块
音乐控制灯光明场景中采LC182作专门片分频器调节灯光进够迅速控制LED闪光灯控制效果直接控制数量巨等特点整系统中LC182作：信号整流电路脉分配器电压控制等MCU开LC182情况LC182输出信号逐渐提高输出信号频率05—1Hz例输入音乐信号1时灯泡闪烁周期音频信号变化周期相
37门狗子程序
程序门狗言溢出判断程序中子程序门狗定时器构成子程序门狗工作流程：
整系统言需位置运行子程序进保证系统工作时候TO数发生溢出情况果障程序导致障该子程序法运行溢出前中断时间超130ms采取面流程：
中断原反馈RETI命令情况批量容0049H会进入PC程序计数器中样利重新初始化喷雾模式重新编号接着初始化音乐控制系统然音乐池重新启动正常
38实验仿真
年计算机方针技术极速进步造成单片机方针技术获极进步现微控制器方针具备种类工具部分关算法验证软件方针硬件仿真工具法进行效模拟尤针CPUD够硬件外围开展应操作实现CPU执行（关硬件仿真）Proteus特点：
（1）够满足微控制器仿真设定界限果出品样存特优势
（2）仿真系统仿真数系统仿真等功
（3）现够位控制器种类进行支持例68000系列51系列等
（4）够外设存进行效支持实验室条件娟设计仿真完成需定设备支持实验室法实现
里Proteus实现面描述设计模拟步骤：
第1：Proteus 6 Professional进行开处绘图界面
第2：增加应该需组件规定电路图进行科学连接开展类设计时候般需组件包括AT89C51LED灯等
第3：增加1仿真文件
第4：通开始符号钮进行电机启动仿真时候喷泉需源代码调试运行状态启动
结
喷泉够事物起装饰功包括街道花园公场等会民众创造愉快氛围初喷泉种类较少现喷泉类型断丰富构建种丰富造型涵盖充满活力音乐明技术喷泉技术充分融合造成喷泉更加美丽夺目成现代社会流行装饰景观喷泉现发展空间篇文重点样优化音乐节奏进行阐述分析音乐喷泉实现步化展开力研究音乐元素挑选识性进行分析明确会音乐喷泉联合造成较难题
篇文设计音乐喷泉控制系统型喷泉旅游景点广泛运具备优美外观高强业务水操作员够喷泉进行便捷高效控制够程度济应原契合户需求较满足
系统设计言重点喷泉道系统进行探析开发助流体力学理实现微控制器辅助够音乐播放进行调控外图案流量效控制通Protel软件套够落实控制方案理系统开发
足处：扬声器声音发出通矩形信号调整非声出现音乐仅仅关旋律非真通歌喉演唱值起述信号通芯片制造
参考文献
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年生活水逐渐提高：越越重视生活质量环境美感音乐喷泉吸引许关注爱戴特公园广场等方寻常美丽音乐喷泉吸引路
着喷泉发展AT89C51微型控制器控制程序基础引入音乐控制喷泉系统定简单型控制系统分析出口数描述种类型输出电路输入电路 获喷射池特定结构喷射池效果提出喷射池中数原理系统门狗子程序首调试图 软件控制控制模式 音频信号会影响明颜色明阴影变化 光颜色光闪光喷泉水位置着音乐音调改变
关键词：音乐喷泉单片机单片机控制喷池数
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 passersby
With the development of the fountain the control program of the AT89C51 microcontroller has introduced a musiccontrolled 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 fountainSCMSCM controlwatchdog program
第1章 绪
11课题背景
着民生活水提高城市环境建立装饰喷泉言时候会公园广场重公区域出现开始喷泉数法控制移动会单调感觉技术持续进步音乐喷泉融合更高科技元素灯光喷泉旋律构建协调整体调整种形式水射流节奏节奏相应转换 缤纷生动灯光变化映射美丽风景中令眼前亮头晕眼花较视听满足1930年全球范围出现音乐喷泉德国首次阐述喷泉含义通年进步音乐喷泉构建规划愈发趋复杂继续实施中国改革开放政策八十年代中期中国直提供造音乐喷泉创造优质环境充分活力文化氛围产生积极影响国家领先技术进行充分学鉴喷泉外观断更新断涌现形成种新型水源音乐喷泉水电影灯光节目舞台节目等起创建令非常难忘记体验 艺术效果 中国数百家喷泉水设备制造商 市场竞争强中国生存已公司事水运动完全效 千万元投资建设超喷泉型喷泉 创造世界新唱片 般说中国水技术景观已达国际先进水建筑规模市场需求更难国家进行较
12 音乐喷泉发展现状
北京某城里石景山呈现出美丽音乐中水飞起雾会发生五颜六色变化时候变成伞时会条玉带样收紧时会金蛇样跳舞时会旋转洒丝花菊花芙蓉百合花曼陀罗花组成出非常型音乐喷泉建立中国二十世纪80年初
南昌秋水广场落云孤云飞秋水永远长生老场景世界闻名音乐喷泉吸引注意力组中国着名音乐喷泉占12000方米喷气式飞机达128米南昌道非常美丽风景线滕王阁美景享受音乐
旅游风景区新加坡圣淘沙音乐音乐效果非常合适关注圣淘沙岛站前长长喷泉稍微倾斜空间里空间面积形成长数字100米宽喷泉系列喷泉系列喷泉顶部现场三半圆形西式风格组成铺石板分三层白天瀑布喷泉形成充满活力安静旋转水花园拥3池晚喷泉五颜六色美丽风景舞台整区域东西宽约100米超40米亚洲 名非常音乐喷泉显示美丽美丽水景
述音乐喷泉中显示音乐喷泉建筑环境音乐旋律舞蹈表演位置白纳优质音乐喷泉范畴控制系统助PLC逻辑控制方法展开编程操作导致高成高流量求通常种专门量化设计音乐喷泉国国外控制系统专成熟水公司产品专业生产商设计提供系列服务包括安装规划设计等现中国喷泉具备更新型特点包括分散化智化样化系统化等民众喷泉控制系统设计更高诉求
第2章 音乐喷泉控制系统硬件设计
21 控制系统硬件总体设计方案
音乐喷泉控制系统言图21表征全部结构4系统：分数转化音频输入输出微控制器等
图21 系统总体结构框图
22音乐信号采集
知篇文重点助外部声源实现喷泉控制系统展开分析探讨
果某功希音乐信号辨定助模拟信号进行科学填充音乐信号收集者启声音放模拟 数字转换展开阐述
221 音频放电路设计
外部音频信号说般具备较幅度通常发送前原始信号放处理够效传递模数转换器篇文采取LM386芯片音频放电路LM386 美国国家半导体公司造发布集成电路较种类功率进行方法LM386存点功耗工作电压区间等外需外部元件愈发电子设备声音放电路环节运然T5T6恒流源T1T6构成PNP差分复合放器功负载 T3 T4输入级增益更稳定电压增益阶段T7假设PNP言通T9T8组合构建成T10参构建输出电路互相补偿 D1 D2提供 T8 T9 T10需偏置级偏置 A类 B类中 R5〜 R7形成部反馈回路321够知道 LM386助2排8引脚进行封装工作电位差区间4V12 V静态电流4 mA输出功率660 mW电压增益46 dB增益带宽300 kHz谐波失真02％
图221 LM386 封装形式引脚定义
LM386数手册中提供两通放器电路设计LM386引脚1引脚8间没连接额外组件果够少外部电路元件节省方式外措施助81引脚两连接RC元器件改变放器电路AC信息返回通放器电路调整实现相关功闭环放音乐信号言旦放会出现图222特点CD播放器等外部声源里会存较模拟信号然会划分成右左声道放器电路中实现旦信号方法够更广音频信号通图322够明确相关电路细节图1具备十μ F电容器 C4串联 LM386引脚1引脚8间部电阻 R6通交流电压桥接放器电路增值放（46 dB）200倍次设计音频放电路外围电路电路图中电容器C1C6作直流电容器电位器P1调节音量电容C3里作耦合电容器作该组合板存储电容作路装置高音传播电容C2充路电容中频噪声环境中接音频信号通放器电路发送模数转换器实现科学采集操作
图 222 音乐信号放采集
222 采样定理
采样质单脉获存较幅度调整般助开关脉完成相关操作该脉存频率够模拟信号进行科学采样够脉抵达时刻进行信号模拟通述离散脉序列够够前时间连续信号进行代围绕时间层面模拟信号进行合理分散通图322够知道旦音乐信号扩够助A D调整转换够取模拟信号位计算机 连续音乐信号进行收集收集序列数包包含限度信息通科学方法前（原始）模拟信号进行次重现频率进行收集符合特定需求够匹配收集定理作出阐述：需收集频率fs＞＝模拟信号中合理低通滤波器收集信号频率fm两倍 原始模拟信号原始模拟信号恢复失真 FM称香农采样频率说收集方法称香农定理实际采集频率般较科学频率高值般两倍果围绕光谱混叠失真够避免出现更加假音乐声部范围4000Hz 50Hz区间里果想匹配香农采样定理项说明应该A D转换器述转换器应该具备10kHz采样频率
23 单片机电路
微控制器说定音乐信号进行效收集I O端口展开科学改变够灯控制泵进行调整芯片言应该助AT89C51单片机完成定功AT89 C51微控制器款低功耗8位CMOS高性8位微控制器8位微控制器8 KB存插槽读取移动存储器1000读取周期256字节机存取存储器（RAM）32I O端口门狗定时器三编程16位定时器ISP功够设计提供必需辅助完成定设计目标复杂价格低廉述方案系统控制器进行控制
图23 89C51芯片
231 单片机概述
AT89 C518位单片微机通美国ATMEL企业生产字节数4 K字节字节通正读取程序存储器（ PEROM）重复更改128字节机接入数访问设备（ RAM）该器件采ATMEL ATMEL技术制造具高密度非易失性存储器标准指令系统MCS51兼容该芯片8位处理器闪存设备AT89C51够具备列功：4 KB闪存128字节部 RAM32条 I O线两16位定时器计数器具置振荡器步电路5矢量两电中断结构全双工串行通信端口时间AT89C51允许运算降低0 Hz选择2种选择节状态机模式CPU停止允许RAM定时器计数器通信相关通信互联提供更服务处掉电模式时候会RAM信息进行储存振荡器运行全部法器件会开展工作直延续硬件次启动
微控制器分P0端P1端P2端P3端4数出口P3出口包含动作例写读动作串联信号外信号停止动作P3端做I O端口 P0端口具较低八位址总线外具较强承载力数总线 ADC0809 L A D转换器连接数线时端口0访问外部扩展存P1端口P2端口负载力相较弱P2端口必须作访问外部存储器前8址线做输入输出端口时候P1非 P2端口
232 时钟电路设计
AT89C51芯片存放器（高增益反相）中具备部振荡器反相放器言时候通XTAL1进行输入
图213激振荡器：
图213激振荡器
24 AD转换电路
输入电压属交流模拟电压范畴微控制器展开处理时候法直接进行传递应该首考虑滤波全桥整流进行运够变成直流信号通滤波全桥整流运调整直流信号AD芯片言型号ADC 0832符合模拟转换般求部功率消耗说复参考电压芯片转换时间05 V仅模拟输入电压32 S该复制输出格式进行调配达减少误差目保证数转换速度性考虑逻辑控制时候通处理器芯片实现设备接入数传输程中通道实现复功保证系统IO资源实现串行通信目
ADC0832引脚功：ADC0832双置封装28触点
（1）IN0IN7（8）重输入线实现八通道时传输保证模拟电压稳定性
（2）写入入口操作（4）ALE写入口定入口线高电允许通果ALE线已处允许条件址信号解码具体包括ADDAADDB等实现通道控制时复开关起关键作址信号选择IN0IN7实现信号间模拟数字转换
（3）数字输出角度控制线输入线标明START典型起始信号＼＼正信号CPU宽度必须＞100 ns升起清SAR降落启动ADCEOC输出转换线末端OE字符串输出
（4）插头（5）CLOCK计时入口线作ADC0832信息计时信息串进行连续电压输入保证5V正电压稳定输入实现接功相关参考电压根具体电阻判断包括VREF（+）VREF（）模块形成功层面保证效载荷
241 ADC0832单片机89C51连接
考虑信号步方式采12 MHz时钟频率利89C51接收具体ALE信号处理ALE2 MHz4分频500 kHz作 ADC0832时钟频率P27控制A D转换开始转换完成读取数字值ADC 0832址锁定引脚（ALE）H连接START引脚 P02 P00提供3位通道址加载 ADC0832中通 NOR门存储信号 P27 WR提供稳定标识果已实现信号发送通交互判断进行分析图24具体电路结构：
图24ADC0832
242输入电路
处输入电路指够电脉数字形式检测音乐开始停止音乐节奏声音强度检测信号发送微控制器电路出便捷操作目处仅仅提供够音乐进行调控信号电路够音乐停止者开始音乐具备更含义单单种背景音乐喷雾盆运动言程度会受音乐控制符合音乐喷泉基诉求
文中实现音乐信号处理具体电路图242考虑电路放功采限幅放器微弱信号够质量提升整电路滤波程中信号通量转换实现参考信号音乐信号结合进行电压匹配程中利电路效结构防止受信号干扰终电路保证信号灵敏度4N35耦合器总体控制实现低频信号输出P15引脚显示
图242奏曲信号电路框图
25潜水泵调速硬件方案设计
设计方案1：采变频器装置电流具体范围420mA种方式实现较精度避免缺点
设计方案2：电动机速度调试回路现会更加复杂电路调试系数低优点价格较低廉考虑系统成调试系数高电动机调速电路够充足
系统效调节水泵速率利晶闸进行调节具体电路25里微控制器核心单元SCR线路角度光耦合器控制通电机控制实现水流高度区分具体硬件方案中实现220V单晶嵌入引入1N4007二极进行集成实现脉直流达100Hz频率晶闸通光耦合器开关闭便实现调制功
图25电机电路图
实现方波纹波匹配需重点考虑频率选取进行分析终确定100 Hz频段AD扫描结果决定100 Hz脉DC周期直流导通时间然100 Hz脉直流电压形成输入端通外连接点实现电压源连接进行定时器控制时需考虑输出电压变化针固周期进行期间参数匹配AD扫描波形进行分析时候够实现晶闸结构操作周期延迟时间分析果点击加速增加SCR传输时间理进行电机减速控制
26灯光硬件方案设计
设计方案1：进步提高系统性形成颜色信号灯反馈
设计方案2：选择低压信号灯进行防水处理仅够保证正常功性需求保证性性产品选型采荷兰菲利普公司作基器件结构搭配色彩形成线路保护实现具体喷泉功
具体方案中考虑种元素包括明亮灯光水里面明采两LED低电压灯 闪闪发光灯颜色LED
图26 彩灯连接
27解决系统时间滞硬件电路设计
单片机数进行处理收集时候需耗费定时间果想水柱读数发动机进行相应话耗费时间电机真实数进行检查够知道电机转速转速工作运转时间电机工作运转时间004秒微型控制器采集方法处理数程序约100组读取约06毫秒水柱耗费时间延迟够科学衡量网关作计算效果完成整体延迟计算概零点二秒阐述2解决方案
设计方案1通预处理方式应该监督理音乐元素进行科学编辑规定时间前进行监控
设计方案2：音乐播放时间进行方面延迟音频音乐院间增加延迟电路参数进行改变水柱音乐够时调整
音乐元素进行预处理时候般采取数值处理防范般IPC控制系统运果仅仅单片机完成预处理作延迟电路[6]够延迟音乐里次出现够采取第2选项
第3章 喷泉控制系统软件设计
通DB语句DATA EQU全部数组常量进行阐述定义通程序模块化结构实现够程序进行调整优化修正系统软件门狗通TO产生中断溢出
31喷池数
电磁阀灯笼喷水池中泵需助喷水池中数开数控制动化控制核心通常情况组样重复数定义喷泉灯光中变化特定图片溅射池数集做样数相情况构造喷池图案数样数更面图31显示组织模板示例假设您想定期增加两外部环形喷嘴中喷嘴数量4时钟增量喷嘴数量2增加4然次通相方增加喷嘴数量降低速度说喷嘴应步骤着四时钟量增加喷嘴数量根规喷嘴数量断变化应注意喷嘴数量增加程中中间喷嘴圈会工作果采控制方式需注射单元中两输出寄存器图41示针单独控制喷嘴定义参数：
图31喷头布局例
果述项目均1喷涂时应喷嘴0喷水外环喷嘴数应：
0000 0011B
果HYSJ01定义模式数出数：
HYSJ01：
DB 03H0FH3FH0FFH0FCH0FOH0COH00H外部喷嘴数
DB 00000000 部中央喷嘴数
输出图案数时应定规次设计中采列逐输出方式具备循环访问功种模式数处编辑性模式数容易通数组合生成更加复杂模式数者新数
32程序框图
图32示复位程序流程图复位钮复位程序动运行时程序0000H运行输出通道测试项必少工作设计中P14开关K作测试控制喷雾池中移动音乐播放通设定P15处电级值决定喷嘴延迟数量设定值01S说喷射池移动时间间隔：次音乐停止时（部分音乐停止音乐中间）组图案数次回放期间交换 完时开始新图案交换综述图案数结束会换时根音乐展示出精心设计图案数
33 控制潜水泵软件设计模块
潜水泵设计中应考虑潜水泵运行速度额定流量根实际需求发现潜水泵设计中着成低廉设计简单理念进行设计满足控制求缺点速度控控制流量必须改变潜水泵运行速度入手
提高潜水泵速度方式 时设计中选非接触开关分时实现种方式具种优点操作简单易实现等需控制系统中加入新速度控制程序改变转速终提高潜水泵转速节约源
图32 程序流程图
331 潜水泵开关调速原理
潜水泵速度控制中三种速度控制阀分中速阀高速阀低速阀图中MHL表示采电容式控制方式三通旋塞电源连接 TL TM TH三双晶闸控制系统 TL开时潜水泵低压分接头电源连接泵采低速运行理开TMTH应采中速高速运行三相配合种组合方式潜水泵高拥18种速度电源频率设置50 Hz002秒周期速度设置时间设置 TS6 T（ T功率循环）低速调速时候晶闸速度控制时间连接该潜水泵0速度设定速率周期期间晶闸 TL完全接通时潜水泵运行低速度述晶闸 TL（0≤ N≤6）6功率周期接通 N周期果时间未开潜水器6低速速度较低时候速度设置中速晶闸 TL速度控制期间完全接通潜水泵低速运行时TM全开处N6周期时潜水泵中速运行开启电源循环开Tl便实现中低速间六速度参数理中速高速间实现六种速度变化表明水泵时分连接方法18速度步进速度控制
332潜水泵开关调速软件设计
AT89 C51单片机输出端口 P20 P21 P22逆变器连接晶闸 TL TM TH控制电极 P200潜水泵便低速运行情况P20 1晶闸关闭潜水泵装置失效 P21输出低潜水位 P20输出控制P22控制潜水泵否采高速转动收集音乐信号通分贝转速表获速度实现潜水泵速度控制验证程序合理性Happy Birthday音乐例测试出结果：
音符速度代码充分应着音符断调整潜水泵速度应调整速度控制程序言出输出速度代码速度目速度进行理控制时候定完成14拍程少时间通（90 H）速度输入模块存储存块（95 H）作通电时间进行储存助延迟计划完成
速度控制方法中马达记录8位数码速度较低三特（ b2 b1 b0）中匝数 N位45（ b4 b3）率表示导通步骤数目高3位（ b7 b6 b5）接通速度代表含义旋转度低速中速高速值位 b4 b3{00 B01 B10 B11 B}里果度数切换00 B时代码集访问晶闸 TL例旋转速度晶闸外部 ON率没开01 B切换晶闸 TM代码旋转速度率旋转程度设置时外部晶闸开 TL果10 B处高电时代码组中晶闸速度 TH外部晶闸 TM率导通时改变电11 B该值00 H示出速度周期高速潜水泵总转换时间 TH晶闸转速范围000B110B代码速度范围00 H06 H09 H0 EH11 H16 H18码码数低齿轮00 H06 H09 H0 EH中速11 H码16 H升档代码果抛开潜水泵存0速度外存十八种速度
然面措施潜水泵言具18速度调速度该方法具干缺点：
1潜水泵言扭矩存脉动情况提高潜水泵会产生噪音机械方面助方法避免转子出现轴运动减低早已保障水潜水泵够稳固定
2果变频器相较低潜水泵轴运动正常运转必须限制速度代码删低速速度码中低连接速率三码保留15速度较速度
34控制电磁阀软件设计模块
控制阀言作改变喷泉模式采PA0PA7PB0PB4阀门起控制电磁阀作相样式喷嘴精简掉256喷雾类型时够采手动选取方式通LED显示设备显示前喷嘴样式喷嘴型号选择喷头花型值激活相应电磁阀高位端口电磁阀进行充电高位端口电磁阀电动电磁阀数量PAPB端口数量外PAPB端口喷嘴信息致
控制电磁阀子程序模块
351音频脉产生
产生音乐信号流程：计算特定音调循环（1 效率）接循环值×12半循环周期定时器测定半周期具体时间定时器期重复时I O会反转反然具该频率脉I O引脚处获微控制器部定时器进入计数操作状态（ MODE1）调整计数器TH0 TL0参数够种频率进够例妨频率设置523 Hz相应时钟频率计数器956 I O反转次中等 DO范围（523 Hz）
表31 C调音符频率计数值T表
通常音符需占字节储存空间音符高度四位数字音符低音四位数字节拍代码节奏 表32节拍节拍编码相节拍04秒知14节拍相时01秒改变时间延迟起调整节拍时间作果14节拍时间定义DELAY1位必须4 DELAY 需14特DELAY延迟剩余特倍数详细数详见见表
表32 节拍节拍码
表33 调14节拍时间设定
表34简谱应简谱码T值
352音乐程序
第分析乐谱基础表规创建T值表格序T值表格设置TABLE1发音字符数设置TABLE频谱代码（注意见表34）四位数字表示三位数字指代节拍外音符节拍码输入程序 TABLE中
36灯光控制模块
音乐控制灯光明场景中采LC182作专门片分频器调节灯光进够迅速控制LED闪光灯控制效果直接控制数量巨等特点整系统中LC182作：信号整流电路脉分配器电压控制等MCU开LC182情况LC182输出信号逐渐提高输出信号频率05—1Hz例输入音乐信号1时灯泡闪烁周期音频信号变化周期相
37门狗子程序
程序门狗言溢出判断程序中子程序门狗定时器构成子程序门狗工作流程：
整系统言需位置运行子程序进保证系统工作时候TO数发生溢出情况果障程序导致障该子程序法运行溢出前中断时间超130ms采取面流程：
中断原反馈RETI命令情况批量容0049H会进入PC程序计数器中样利重新初始化喷雾模式重新编号接着初始化音乐控制系统然音乐池重新启动正常
38实验仿真
年计算机方针技术极速进步造成单片机方针技术获极进步现微控制器方针具备种类工具部分关算法验证软件方针硬件仿真工具法进行效模拟尤针CPUD够硬件外围开展应操作实现CPU执行（关硬件仿真）Proteus特点：
（1）够满足微控制器仿真设定界限果出品样存特优势
（2）仿真系统仿真数系统仿真等功
（3）现够位控制器种类进行支持例68000系列51系列等
（4）够外设存进行效支持实验室条件娟设计仿真完成需定设备支持实验室法实现
里Proteus实现面描述设计模拟步骤：
第1：Proteus 6 Professional进行开处绘图界面
第2：增加应该需组件规定电路图进行科学连接开展类设计时候般需组件包括AT89C51LED灯等
第3：增加1仿真文件
第4：通开始符号钮进行电机启动仿真时候喷泉需源代码调试运行状态启动
结
喷泉够事物起装饰功包括街道花园公场等会民众创造愉快氛围初喷泉种类较少现喷泉类型断丰富构建种丰富造型涵盖充满活力音乐明技术喷泉技术充分融合造成喷泉更加美丽夺目成现代社会流行装饰景观喷泉现发展空间篇文重点样优化音乐节奏进行阐述分析音乐喷泉实现步化展开力研究音乐元素挑选识性进行分析明确会音乐喷泉联合造成较难题
篇文设计音乐喷泉控制系统型喷泉旅游景点广泛运具备优美外观高强业务水操作员够喷泉进行便捷高效控制够程度济应原契合户需求较满足
系统设计言重点喷泉道系统进行探析开发助流体力学理实现微控制器辅助够音乐播放进行调控外图案流量效控制通Protel软件套够落实控制方案理系统开发
足处：扬声器声音发出通矩形信号调整非声出现音乐仅仅关旋律非真通歌喉演唱值起述信号通芯片制造
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