毕业设计_音乐喷泉系统设计word文档（定稿）

音调和节拍按照乐谱排列就实现了乐曲演奏功能。

喷头及彩灯分别与相应输出点连接，通过程序实现每种音调都有对应组输出点开关状态组合，从而实现乐曲控制喷泉动作功能。

系统总体结构图如图所示。

单片机模块电路输入输出模块电源电路模块转换模块采集模块巴音郭楞职业技术学院机械电气工程学院毕业设计论文第页共页图系统总体框图音乐播放可在开启喷泉时，由外部设备如等设备播放，也可由计算机播放。

根据有无音乐信号计算机上播放或外部输入，启停喷泉。

当有音乐信号时，获取声音强度，通过模拟量单片机，芯片上存储器附在用户产品中，可随时编程，再编程，使用户产品设计容易，更新换代方便。

单片机采用增强结构，使其具有高速处理能力，在个时钟周期内可执行复杂指令，每可实现处理能力。

单片机工作电压为，可以实现耗电最优化。

单片机广泛应用于计算机外部设备，工业实时控制，仪器仪表，通讯设备，家用电器，宇航设备等各个领域由于单片机种类很多，在选择单片机时要依据实际设计要求选择合适单片机。

例如当设计仅仅需要个单片机定时器那么选择或即可，而不选择，因为后者价格较高些。

当然若程序和数据区要求较高那么选择单片机还要满足程序空间要求。

下面我们来比较和巴音郭楞职业技术学院机械电气工程学院毕业设计论文第页共页数据存储器程序存储器定时器中断系列系列表和比较在本课题中，我们选用现在较为实用系列单片机，即选用公司。

音乐喷泉系统适用于住宅小区和酒店厅堂等场所，个好喷泉就是个精美艺术品，可以美化环境愉悦身心。

而其控制系统是整个喷泉关键。

对小型花式喷泉控制系统研究具有很大经济效益和社会效益。

本课题研究现状随着科学技术不断发展和生活水平不断提高，尤其是喷泉在城市和社区环境建设中起着尤其重要作用。

因此以高新技术为主各种新型水景工程现代雕塑音乐喷泉激光水幕电影超高喷泉超大瀑布百米跑泉跳跳泉等，都在我国相继出现。

程控花式喷泉是将现代控制技术应用于人工喷泉，通过单片机程序来控制喷泉水姿变化，成为种新喷泉艺术形式。

单片机作为种控制用微处理器，包含有基本软硬件资源。

本文采用了单片机控制技术，给出了单片机控制电路，水泵控制电路，彩灯控制电路及部分单片机口初始化程序。

随着科学技术突飞猛进发展，变频调速器技术正大步走进喷泉控制领域，发挥着不可替代作用。

单片机输出通过数模转换来驱动变频器，通过变频调速技术对电泵进行调速，实现程序控制喷泉高度，不仅能够进行多种水型切换，而且能控制喷泉水柱上下起伏。

同时单片机还通过中间继电器来控制彩灯亮灭。

实现了对喷泉水光协同控制。

音乐喷泉在诸多领域应用喷泉作为项建筑艺术，在国内外均有较悠久历史。

国内在二十世纪八十年代以前，喷泉只是建筑给排水和园林造景专业个技术细节，从设计到产品制作，工程安装都没有形成规模。

二十世纪九十年代以后，社会主义市场经济快速发展，全国城市建设速度加快，人们也追求高质量文化生活和环境美。

市场需求推动了喷泉行业发展。

喷泉走出公园园林围墙和广场中心，深入延伸到人们各个社会活动场所，使喷泉行业发展进入到个新阶段。

本课题基本内容基本任务用单片机设计个音乐喷泉，要实现喷水高度连续控制，就必须能够调节喷头出水水压，而通过调节水泵转速可以达到平滑调节水压目。

水泵由变频器来驱动，通过调节电机转速可以实现以上要求。

三相异步电动机通入工频电源，转速是不变化，变频器是专门针对电机调速装置。

选用变频器来实现对三相电机控制。

由于单片机输出是数字量，而变频器控制口所需要是模拟量，因此要通过数模转换来使输出达到要求。

系统采用对单片机进行编程，通过单片机输出预定数据来控制变频器工作，进而实现控制水泵转速，使水柱发生变化。

当有音乐信号时，获取声音强度，通过模拟量卡，实施输出到变频器，作用到电机上，使喷头产生随音乐起伏效果。

喷头及彩灯分别与相应输出点连接，通过程序实现每种音调状态组合。

喷泉通过键盘输入来启动和停止喷泉，同时键盘输入还可以改变喷泉运行模式。

灯用来显示喷泉运行状态。

当变频器控制电压为零时，变频器停止工作，水泵也会随之停止工作，达到关掉水泵目。

巴音郭楞职业技术学院机械电气工程学院毕业设计论文第页共页第二章总体设计方案音乐喷泉控制系统整体设计方案比较方案基于硬件电路采样前馈补偿音乐喷泉控制系统此方案优点是新型音乐喷泉控制方法采样结果可以直接反映音乐强度，并由喷泉控制器与上位机配合工作来实现数据采集与处理，该方法每秒采样次数据。

当利用前馈补偿方式控制输出时，前馈控制时间完全可由设置前馈时间确定，故可满足实际音乐喷泉前馈补偿控制需要。

可由于硬件条件限制以及能力要求较高，实施较困难。

方案二基于全数字集成电路音乐喷泉控制器此方案设计分为音控程控两用音乐喷泉控制器。

控制三组不同颜色彩灯，五台不同喷泉造型水泵。

音控程控可用开关手动切换。

程控速度可用电位器调节。

音控时，输入音乐音量直接控制彩灯，音乐音量小则彩灯打开组数少，音量大则彩灯打开组数多。

整个电路设计简单，通用，基于工程背景，具有可行性。

方案三基于单片机音乐喷泉控制系统采用以为核心单片机控制方案。

利用单片机灵活编程设计和丰富端口，及其控制准确性，能够简单而又实用将乐曲控制喷泉动作。

而且以为核心嵌入式控制器，具有性价比高，体积小，易于操作等优点。

因此本设计采用该方案。

系统框图众所周知，物体振动产生声音，而振动频率决定音调高低，因此使用单片机控制输出不同频率信号，就可以产生不同音调利用单片机计时系统可以控制各个音调时间，即实现节拍控制。

音调和节拍按照乐谱排列就实现了乐曲演奏功能。

喷头及彩灯分别与相应输出点连接，通过程序实现每种音调都有对应组输出点开关状态组合，从而实现乐曲控制喷泉动作功能。

系统总体结构图如图所示。

单片机模块电路输入输出模块电源电路模块转换模块采集模块巴音郭楞职业技术学院机械电气工程学院毕业设计论文第页共页图系统总体框图音乐播放可在开启喷泉时，由外部设备如等设备播放，也可由计算机播放。

根据有无音乐信号计算机上播放或外部输入，启停喷泉。

当有音乐信号时，获取声音强度，通过模拟量运用所学专业知识，如何查阅相关资料，并从中提取有用信息来帮助我完成设计。

使使我深深地感到作为个设计者，如何进行个产品开发和设计，并对其设计过程如何进行优化选择有了初步认识，为以后工作打下了坚实基础。

我所获得这些知识都是巴音郭楞职业技术学院对我辛勤培养结果。

因此，我要感谢母校各级领导及老师们，谢谢你们三年来对我教育和引导。

由于本人水平有限经验不足时间仓促，设计中难免存在不足之处，敬请各位老师批评指正。

巴音郭楞职业技术学院机械电气工程学院毕业设计论文第页共页参考文献李明毕万新编著单片机原理与接口技术大连理工大学出版社年虞沧编著单片机原理与应用技术吉林大学出版社年夏建全编著工业计算机控制技术清华大学出版设北京交通大学出版社年荆珂段波编著电路基础与实践大连理工大学出版社年薛惠锋图形程序开发实务西北工业大学出版社张延灿喷泉工程发展及其设计问题上给水排水，李广弟，朱月秀，王秀山单片机基础北京北京航空航天大学出版社李广弟，朱月秀，王秀山单片机基础北京北京航空航天大学出版社巴音郭楞职业技术学院机械电气工程学院毕业设计论文第页共页附录附录电路原理图附录系统控制巴音郭楞职业技术学院机械电气工程学院毕业设计论文第页共页程序控制程序程序起始地址主程序进入点定时中断入口地址跳至中断子程序口初始化内部清零移开堆栈指针设在作位计数器禁止动作允许中断中断优先复位选择使用在输入输出口命令状态寄存器地址设定命令状态寄存器地址为输出，扫键程序口初始化低四位为输入高四位输出口口为放第曲口为放第二曲口为执行循环口为顺序执行次结束放第首歌曲取第首歌简谱指针将口值暂存于单元恢复初值执行循环取第二首歌简谱指针将口值暂存于单元恢复初值巴音郭楞职业技术学院机械电气工程学院毕业设计论文第页共页执行循环将口值暂存于单元恢复初值执行循环主程序花形种数初值调用花形子程序简谱码指针装入至简码表取简码取到简码存入是否取到结束码不是，则取低四位节拍码将节拍码存入将取到简码再装入高低四位交换取低四位音符码取到音符码是否为是，则不发音跳到单片机，芯片上存储器附在用户产品中，可随时编程，再编程，使用户产品设计容易，更新换代方便。

单片机采用增强结构，使其具有高速处理能力，在个时钟周期内可执行复杂指令，每可实现处理能力。

单片机工作电压为，可以实现耗电最优化。

单片机广泛应用于计算机外部设备，工业实时控制，仪器仪表，通讯设备，家用电器，宇航设备等各个领域由于单片机种类很多，在选择单片机时要依据实际设计要求选择合适单片机。

例如当设计仅仅需要个单片机定时器那么选择或即可，而不选择，因为后者价格较高些。

当然若程序和数据区要求较高那么选择单片机还要满足程序空间要求。

下面我们来比较和巴音郭楞职业技术学院机械电气工程学院毕业设计论文第页共页数据存储器程序存储器定时器中断系列系列表和比较在本课题中，我们选用现在较为实用系列单片机，即选用公司。

音乐巴音郭楞职业技术学院机械电气工程学院毕业设计论文第页共页目录第章绪论本课题研究意义单片机特点及应用本课题研究现状音乐喷泉在诸多领域应用本课题基本内容第二章总体设计方案音乐喷泉控制系统整体设计方案比较系统框图第三章硬件电路设计电源电路单片机控制电路设计输入出电路设计第四章软件程序流程图系统整体流程图喷池数据第五章调试过程和调试方法硬件调试软件调试结论致谢参考文献巴音郭楞职业技术学院机械电气工程学院毕业设计论文第页共页第章绪论本课题研究意义音乐喷泉系统设计采用单片机为控制核心有较好经济效益。

因为单片机特点是体积小集成度高重量轻抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易等。

单片机特点及应用单片机特点是控制性能和可靠性高，体积小价格低易于产品化。

由于单片机具有良好控制性能和灵活嵌入品质，近年来在智能仪表机电体化产品实时工业控制家用电器等各个领域都获得了极其广泛应用什么是单片机单片机是指个集成在块芯片上完整计算机系统。

尽管它大部分功能集成在块小芯片上，但是它具有个完整计算机所需要大部分部件内存内部和外部总线系统。

单片机是将中央处理器，随机存储器。

只读存储器，定时器芯片和接口电路集成于个芯片上微控制器。

单片机也被称为微控制器，是因为它最早被用在工业控制领域。

单片机由芯片内仅有专用处理器发展而来。

最早设计理念是通过将大量外围设备和集成在个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂而对提及要求严格控制设备当中。

是最早按照这种思想设计出处理器，从此以后，单片机和专用处理器发展便分道扬镳。

早期单片机都是位或位。

其中最成功是，因为简单可靠而性能不错获得了很大好评。

此后在上发展出了系列单片机系统。

基于这系统单片机系统直到现在还在广泛使用。

随着工业控制领域要求提高，开始出现了位