基于AT89C51单片机音乐喷泉控制系统设计.doc

基于AT89C51单片机音乐喷泉控制系统设计 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 第1章 绪 论 1 1.1课题背景 h 4 1.2 音乐喷泉的发展和现状 h 5 第2章 音乐喷泉控制系统硬件设计 h 6 2.1 控制系统硬件总体设计方案 h 6 2.2音乐信号的采集 h 7 2.2.1 音频放大电路的设计 h 7 2.2.2 采样定理 h 9 2.3 单片机电路 h 10 2.3.1 单片机的概述 h 10 2.3.2 时钟电路的设计 h 11 2.4 AD转换电路 h 11 2.4.1 ADC0809与单片机89C51的连接 h 12 2.4.2输入电路 h 13 2.5潜水泵调速硬件方案设计 h 13 2.6灯光硬件方案设计 h 14 2.7解决系统时间滞后硬件电路设计 h 15 第3章 喷泉控制系统软件设计 h 16 3.1喷池数据 h 16 3.2主程序框图 h 18 3.3 控制潜水泵软件设计模块 h 18 3.3.1 潜水泵开关调速的原理 h 19 3.3.2潜水泵开关调速的软件设计 h 20 3.4控制电磁阀软件设计模块 h 21 3.5 歌曲存储模块 h 21 3.5.1音频脉冲的产生 h 21 3.5.2音乐程序 h 23 3.6灯光控制模块 h 26 3.7看门狗子程序 h 26 3.8实验仿真 h 27 结 论 h 29 致 谢 h 30 参考文献 h 31 附 录 h 32 附录1 h 32 附录2 h 33 第1章 绪 论 1.1课题背景 喷泉原是一种自然景观，是承压水的地面露头。园林中的喷泉，一般是为了造景的需要，人工建造的具有装饰性的喷水装置。喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气温。喷泉的细小水珠同空气分子撞击，能产生大量的负氧离子。因此，喷泉有益于改善城市面貌和增进居民身心健康。喷泉的原理是个动量守恒，从大半径管道到小半径管道，产生一个速度的变化，冲向背离地面的方向。 大半径的速度由泵带动，小半径中的速度是原来速度，与动量转化速度。需要选择一个微元计算动量守恒，这样能求出一个速度，这个速度是出口速度，然后就是一个上抛运动了，这个是理想的情况，没有摩擦，没有风 1.2 音乐喷泉的发展和现状 北京石景山古城公园的音乐喷泉，在悠扬动听的音乐声中，喷水可产生五六种变化，时而转动如银伞，时而飘忽如玉带，时而如金蛇狂舞，时而旋转飞溅···喷出的花形有昙花、菊花、扶桑花、百合花和曼陀罗花，这是在80年代初期中国较早建设的一个音乐喷泉。 南昌的秋水广场是由“落霞与孤鹜齐飞，秋水共长天一色”的意境得名，秋水广场就是以喷泉为主题，集旅游、观光、购物的大型休闲广场。他的音乐喷泉最吸引人注目，是国内最大的音乐喷泉群，泉水面积1.2万平方米，主喷高达128米，是南昌的一俏丽景观，人们可以一边欣赏音乐，一边观看滕王阁的美景。 新加坡圣淘沙旅游区的音乐的设计与效果也是值得参考的，它布置在一个空旷而略有坡度的空间，面积很大，与圣淘沙车站前的长形喷水池共同组成为一个长达数百米的综合系列喷泉，音乐喷泉位于系列喷泉的顶端。舞台为一假山堆叠的西洋式半圆柱廊组成，共分3层。白天，假山瀑布及两侧的喷泉群与3层水池形成一处动静结合的较为文雅悠扬的水景园，入夜则有五光十色，优美动听的喷泉景观，整个舞台区域东西面阔近百米，南北深度约40m，成为目前亚洲最大的音乐喷泉之一。表现出壮阔、绚丽的水景之美。 以上几处音乐喷泉从建筑形势、音乐曲调及水舞表演的角度展现了音乐喷泉的美丽姿态，但是都属于大型的音乐喷泉，其控制系统也多采用PLC逻辑编程控制，造价高，流量需求大，一般为专门的定量设计。即使这样，国内外的音乐喷泉控制系统设计均以达到成熟的水平，而且还有专门的生产设计厂家，提供设计、喷泉设备及安装等服务。目前，国内的音乐喷泉逐渐向智能化、分散化、综合化、多样化的方向发展，于是对喷泉控制系统的设计也提出了更高的要求。 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 该音乐喷泉控制系统的总体结构如图2.1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2.1 系统总体结构框图 2.2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。 2.