论文总字数：15903字

摘 要

：在现代化的社会中，人们不仅注重物质生活的提升，对精神生活也有了一定的要求,而音乐喷泉以其独有的魅力和特殊的功能,深受人们的喜爱,因此音乐喷泉的建设也越来越多。根据目前音乐喷泉的发展,设计了一种基于AT89C51单片机设计的小型音乐喷泉控制系统。该设计采用以AT89C51单片机为核心的方案，对音频放大器等各个电路使喷泉喷出的水柱呈现不同图案的原理进行了分析，描绘了不同的输出电路与输入电路。还介绍了潜水棒调速、灯光等硬件的设计。给出了主程序图、看门狗子程序等一系列结构框图从而让一个色彩斑斓，随节奏而动极具观赏性的音乐喷泉出现在人们的面前。

关键词：音乐喷泉；单片机；单片机控制；喷池数据

ABSTRACT：As people living standard enhancement and the establishment of the green city, music fountain with its unique charm and unique features, has become an important product to the entertainment industry, the construction of the music fountain is also more and more. According to the development of music fountain, a small music fountain control system based on AT89C51 single chip microcomputer is introduced. This small music fountain with AT89C51 single-chip microcomputer as the core, through the audio amplifier is analyzed each circuit such as make the fountain jet of water column presents the principle of different patterns, describes the different input circuit and output circuit. The design of hardware such as speed regulation and lighting is also introduced. A series of structure diagrams, such as the main program chart and the dog subroutine, are presented to give a colorful and rhythmic music fountain in front of people.

Key Words: music fountain；SCM；SCM control；watchdog program

目录

1 绪 论 2

1.1课题背景 2

1.2 音乐喷泉的发展和现状 2

2 音乐喷泉控制系统硬件设计 4

2.1 控制系统硬件总体设计方案 4

2.2音乐信号的采集 4

2.2.1 音频放大电路的设计 4

2.2.2 采样定理 6

2.3 单片机电路 6

2.3.1 单片机的概述 7

2.3.2 时钟电路的设计 8

2.4 AD转换电路 8

2.4.1 ADC0809与单片机89C51的连接 9

2.4.2输入电路 9

2.5潜水泵调速硬件方案设计 10

2.6灯光硬件方案设计 11

2.7解决系统时间滞后硬件电路设计 12

3 喷泉控制系统软件设计 13

3.1喷池数据 13

3.2主程序框图 14

3.3 控制潜水泵软件设计模块 14

3.3.1 潜水泵开关调速的原理 15

3.3.2潜水泵开关调速的软件设计 16

3.4控制电磁阀软件设计模块 17

3.5 歌曲存储模块 17

3.5.1音频脉冲的产生 17

3.5.2音乐程序 19

3.6灯光控制模块 19

3.7看门狗子程序 20

3.8实验仿真 20

总结 20

致 谢 21

参考文献 23

附 录 24

附录1 24

附录2 25

1 绪 论

1.1课题背景

人们生活水平的提升，音乐喷泉越来越有研究的必要来提高人们的生活质量。音乐喷泉由喷溅图形、彩灯和音乐旋律组成。随着音乐旋律和节奏的变化,各种水花形态的对应坐标变换,以及五彩缤纷的光的变化,构成了一幅美妙的风景,构成了一幅美妙的景象。在市场竞争和优胜劣汰之后,我国出现了几个大型喷泉水景工程,可以用百万元修建一个特大型喷泉水景工程,在世界范围内创造一些新纪录。总的来说，中国的音乐喷泉制造技术领先于世界，其他的国家和中国相比还是有一定差距的。

1.2 音乐喷泉的发展和现状

北京石景山古城公园的喷泉在悦耳的音乐喷泉中喷出的水声产生五或六次变化。有时它像一把银伞,有时它像一条玉带,有时像金蛇,有时它会从花上飞溅出来,如菊花、桑花、莉莉和曼荼罗。这是20世纪80年代早期在中国建造的一个音乐喷泉。

新加坡萨克旅游区的音乐设计和效果也值得借鉴。它分布在一个开放和略微倾斜的空间。它有很大的面积。它是由一个长的喷泉,数百米在前面的淘金站。音乐喷泉位于系列喷泉的顶部。舞台由西部半圆柱形走廊组成,石层堆叠成假山,分为3层。白天,落石瀑布和两侧喷泉群形成一个更雅致、雅致的水景,有3层水池。夜晚有五道亮丽的春景。整个舞台面积近100米宽,南北深约40米,成为亚洲最大的音乐喷泉之一。展示了美丽壮丽的水景。以上的各种喷泉虽然令人振奋，但是所暴露的问题还是有一些的。比如功耗大，不能长久开启，操作复杂等。所以根据目前的形态，设计出一种功耗小且操作简单的音乐喷泉就很有研究意义。

2 音乐喷泉控制系统的硬件设计

单片微型计算机简称为单片机，是一种在自动控制领域、智能仪器仪表和计算机外部设备等有着众多应用的集成式芯片。其片内含有中央处理器（CPU)、随机存储器（RAM）、只读存储器(ROM)、串并行I/O口、定时/计数器和中断系统等功能^[2]。从1974年研发至今，伴随着科技的发展以及微控技术的发展，共经历了起始阶段、探索阶段、完善阶段发展阶段以及现在的全面发展阶段。不断完善并改进的单片机性能，使得单片机在工业控制领域的利用也越来越普遍。

目前，继电器控制、可编程控制器控制、单片机控制这3种控制模式在电梯控制系统中所占比例仍较大。相比较继电器控制线路复杂、易出故障、运行寿命短、系统能耗大、占用空间大、维护不便的缺点以及PLC控制应用约束大、成本高的特点，单片机控制的优点更为突出。其成本低廉、通用性强、抗干扰性好、性能好、速度快、体积微小、可靠稳定、适用温度范围宽、外部总线丰富、强大的功能扩展等明显优点，使单片机控制在电梯控制中应用更为广泛。而基于单片机设计的电梯控制系统又可以嵌入到各种仪器、设施中，在完成智能化控制目的的同时又节约了使用空间。同时开发此系统不但可以显示电梯当前到达层数，方便用户自主决定目的楼层，而且可以彻底地改善传统电梯需要工人操作才能运行这一模式。简而言之，这一技术，在为开发更科学的电梯控制提供成功案例，也为单片机的应用提供更为广大空间的同时，更是为电子技术应用提供了一种新的设计思路^[1]

2.1 控制系统硬件总体设计方案

音乐喷泉的控制系统主要包括AT89C51单片机，该单片机控制着彩灯控制电路和步进电机控制电路，而这两个电路分别控制着彩灯和喷泉的执行机构。外部音乐通过限幅放大再经过AU转换、AD转化从而影响单片机。

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