【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 急劇的變化 ， 直管 的長(zhǎng)度不小于噴頭直徑的 20～ 50倍 ， 以保持射流的穩(wěn)定。 ⑤ 噴泉所有管道的接頭應(yīng) 嚴(yán)格密封， 安裝完畢后，均應(yīng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)。 管材的選用 按表 選擇噴泉主管道為公稱(chēng)通徑為 50mm，外徑為 60mm 的鋼管，管螺紋連接方式（圓柱形管螺紋），其螺紋長(zhǎng)度為 24mm，基面處 大 徑為 。 管道附件選擇 在噴泉的管道中 ， 除開(kāi)直管、噴頭外，還有管道的連接件，控制件、過(guò)濾器等附件 。 ① 連接管件 鋼管的連接方式有螺紋連接，焊接和法蘭連接三種。由于在管徑計(jì)算時(shí)所得管徑為 50mm，同時(shí)為使安裝方便， 故選螺紋連接 [1]。 表 噴泉管道材料選擇表 管材類(lèi)別和名稱(chēng) 產(chǎn)品特征 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 金屬管 水煤氣鋼管 鍍鋅鋼管︵白鐵管︶ 管徑︵mm︶ 單根長(zhǎng)度（ m） 容許工作壓力（ kg/2cm ） 堅(jiān)韌：耐力大，抗震佳，彎切易 薄輕：壁薄，質(zhì)輕，耗料少 不 糙：內(nèi)壁較光滑，水力條件好 易裝：連接方便（白鐵管的鍍鋅層能保護(hù)管和稅的色味不銹 損） 易生銹：埋在土中 易腐蝕，其壽命為 20～30 年。 價(jià)昂 白鋼管比黑鐵管重 3～6%，因?yàn)橛绣冧\ 層，不宜焊接。 6～155 4～ 9 ≤ 10 普通管 ≤ 16 加厚管 ② 控制管件 在噴泉管路中常用的閥門(mén)主要由閘閥，截止閥，逆止閥，電磁閥。其驅(qū)動(dòng)方式一般為手動(dòng)。連接型式有內(nèi)螺紋和法蘭兩種，公稱(chēng)壓力一般在 10kg/ 2cm 以下。 止回閥又叫單向閥，它是用來(lái)限制水流朝一個(gè)方向流動(dòng)，用于水泵出水管和水源進(jìn)水管等處，以防止水的倒流。 浮球閥是依靠水位變化而自動(dòng)控制水流的開(kāi)關(guān)。來(lái)保持水位以便自動(dòng)供水。 SLDF 系列電磁閥是是使水柱的變化隨音樂(lè)的節(jié)奏而變化得 到不同的花型，達(dá)到花型效果。各種控制管件的選擇列于表 。 球閥 :安裝在電磁閥和管道之間 ,使用它的目的是為了 ,再安裝調(diào)試時(shí) ,便于調(diào) 9 節(jié)噴頭內(nèi)的水流量 ,以便到達(dá)用戶(hù)想要的噴水高度和噴水花形大小。 手動(dòng)截止閥 :安裝在排水管處，相當(dāng)于 閘閥 使用，條件不足時(shí)，可以用球閥代替，以便水池的清洗和換水。 直通式管接頭 ：用于球閥、電磁閥和噴頭之間的連接。 表 噴泉系統(tǒng)各控制器件選擇表 球 閥 電磁閥 止回閥 手動(dòng)截止閥 直通管接頭 型 號(hào) JLQ11F25C（ 6 個(gè) ) JLQ11F20C（ 5 個(gè)） JLQ11F15C(5 個(gè) ) SLDF 系列 下水 專(zhuān)用電磁閥 H12W JLJ/L11W JLJT11D 流量孔徑 Φ 10mmΦ50mm Φ 15mmΦ150mm Φ 50mm Φ 50mm Φ 10mmΦ50mm 數(shù) 量 16 個(gè) Φ 15mm（ 5 個(gè)） Φ25mm （ 6 個(gè)） Φ 20mm（ 5 個(gè)） 2 個(gè) １ 個(gè) 32 個(gè) 工作壓力 10MPa φ 50 以下 0～ φ 65 以上 ～ 616Mpa PN≤ 10MPa 圖 片 ③ 噴泉照明燈具的選擇 彩色低壓水下燈：水下照明燈一般配置在水面下 5～ 10厘米處。 經(jīng)查文獻(xiàn) [7]選擇水下 燈具 如表 。 表 水下 燈具選擇 表 型號(hào) 直徑 功率 電壓 數(shù)量 顏色 照射高度 圖片 SXLEDI24 100mm 5W 24V 8 只 紅／黃 /綠／藍(lán) ～ 3m 名 稱(chēng) 參 數(shù) 10 說(shuō)明：燈具 SXLEDI24 具有如下特點(diǎn)： 1)高節(jié)能 ； 2)壽命長(zhǎng) ； 3)多變幻 ； 4)利環(huán)保 ； 5） 高新尖 。 水泵及電機(jī)的選擇 潛水泵泵體 可以 完全浸于水中工作，其電動(dòng)機(jī)和水泵的運(yùn)動(dòng)部件都是利用水來(lái)潤(rùn)滑，所以不會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的水溫，效率較 高，既減少了機(jī)械損失又減少了水頭損失。查 JB/T80921996 標(biāo)準(zhǔn) [8]選擇潛水泵的型號(hào) 列于表 。 表 潛水泵的主要技術(shù)參數(shù)表 型 號(hào) 額定流量(m3/h) 額定揚(yáng)程(m) 額定功率 （ kw） 額定轉(zhuǎn)速(R/min) 額定電流(A) 額定電壓(V) 配管內(nèi)徑(mm) 40 3 2860 380 50 噴水池的設(shè)計(jì) 噴水池的組成 噴水池由池底、池壁、噴水供水管、吸水管、溢水管、泄水管、補(bǔ)充劑水管等組成。如圖 所示： 排水管補(bǔ)充給水管供水管池底池壁溢水管 圖 噴水池的組成示意圖 噴水池的尺寸確定 由于噴泉的噴水范圍為直徑 2m,為使水滴不落到池外，在該范圍的基礎(chǔ)上，將其周?chē)?250mm 的余量空間，于是得噴水池的尺寸為的圓形水池 ，池壁高出地面 ，水深 。由此可以計(jì)算出水池的最大蓄水量為 ： 22 32 . 5 0 . 3 5 1 . 7 244dhVm?? ??? ? ? 式（ ） 其平面俯視圖如下： 11 1 圖 噴水池的尺寸及管道和燈具布置圖 1水下燈 2管道 3池壁 12 3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 揚(yáng)聲器燈光 電磁閥 光電隔離 噴頭 潛水泵變頻器延遲放大單片機(jī) S S R 圖 控制原理圖 方案：控制系統(tǒng)是由單片機(jī)、延遲放大電路、光電隔離電路及電磁閥和變頻器組成，其控制結(jié)構(gòu)形式如圖 所示。該控制方案是通過(guò)對(duì)音樂(lè)信號(hào)的處理，將其轉(zhuǎn)換成匯編程序存入單片機(jī)，使單片機(jī)唱歌，而且再改程序之中還加入其他控制語(yǔ)句。由控制原理圖可以看出。單片機(jī)還需噴泉中 的電磁閥和變頻器的動(dòng)作及燈光的變化，其中電磁閥對(duì)噴頭控制思想是：預(yù)先是根據(jù)設(shè)計(jì)的花形種類(lèi)和變化方式，通過(guò)對(duì)電磁閥的開(kāi)閉進(jìn)行組合，編制不同的控制字制成表存入單片機(jī)，當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，通過(guò)查表的方式去取不同的花形，以達(dá)到預(yù)想的花形變化，這樣花形的變化就隨音樂(lè)的節(jié)奏而變化。同樣，單片機(jī)對(duì)變頻器的控制也與之類(lèi)似，只不過(guò)控制字的編制是根據(jù)音樂(lè)的頻率進(jìn)行編制的，而且查表的方式也有所不同，這將在后面的內(nèi)容中進(jìn)行闡述；因而變頻器根據(jù)所接受的信號(hào)，輸出不同的頻率值，以控制水泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到控制噴泉管路中的流量，就可以控制 水柱的高度和花形大小了。燈光和音響是由同一個(gè) I/O 口經(jīng)延遲放大電路后，使它們達(dá)到同步動(dòng)作，而燈光之前須接一個(gè)固態(tài)繼電器，以驅(qū)動(dòng)燈具，并使之與單片機(jī)隔離。 單片機(jī)型號(hào)選擇 確定 單片機(jī)型號(hào) 經(jīng)查 INTER 公司主要單片機(jī)微處理器系列 MCS4 MCS5 RUPI4 MCS96等， 考慮到本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，需要將程序預(yù)先寫(xiě)入程序存儲(chǔ)器，只有選擇具有可擦除功能的程序存儲(chǔ)器 [11]。因此， 本次設(shè)計(jì)選擇 MCS51系列的 8751 芯片作為控制核心。 13 控制系統(tǒng)的 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組成 該硬件電路的核心是 8751 單片機(jī)，其片內(nèi)具有 4KB 的 EPROM，無(wú)須外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器；該系統(tǒng)中控制的對(duì)象，沒(méi)有大量的運(yùn)算和暫存數(shù)據(jù)，片內(nèi)的 128B 的 RAM已足以滿(mǎn)足容量要求，故不必進(jìn)行片外的 RAM 擴(kuò)展。為了控制操作方便，在 P1 口增加了第一曲、第二曲、循環(huán)等選擇功能?？紤]到本系統(tǒng)的控制特點(diǎn)：主要的數(shù)據(jù)處理時(shí)進(jìn)行放音處理，如何將存入單片機(jī)中的音樂(lè)播放出來(lái)，這是一個(gè)關(guān)鍵，需要硬件和軟件的協(xié)同工作。因?yàn)?P1 口可以進(jìn)行位尋址，用 口作為音樂(lè)和燈光輸出口，當(dāng)定時(shí)器 T0 的計(jì)數(shù)值到后，就對(duì) 口取反，即產(chǎn)生相應(yīng)頻 率的方波。由于系統(tǒng)中的電磁閥數(shù)量較多，且每個(gè)電磁閥都需要一個(gè)控制信號(hào)，同時(shí)還有變頻器的控制，所以單片機(jī)的輸出口點(diǎn)數(shù)不夠，故需進(jìn)行輸出口的擴(kuò)展，以便電磁閥和變頻器的控制，也方便今后其它控制動(dòng)作改造。此處 選擇 8155 芯片作為擴(kuò)展控制芯片 ， 因?yàn)?8155 芯片內(nèi)具有 256 個(gè)字節(jié)的 RAM，兩個(gè) 8位、一個(gè) 6 位的可編程 I/O 口和一個(gè) 14位的計(jì)數(shù)器，與 MCS51 接口簡(jiǎn)單 ，并將 PA、 PB、 PC 口作為輸出接口 [12]。 為了使音響和花形變化同步，系統(tǒng)采用了硬件延時(shí)電路，其電路設(shè)計(jì)將在后面進(jìn)行；為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電與弱電之間隔離，采用了 光電隔離電路。系統(tǒng)中還選用了SSR(Solidstatereleys)作為水下燈的驅(qū)動(dòng)和單片機(jī)之間的隔離，它是一種無(wú)觸點(diǎn)通斷的電子開(kāi)關(guān) ,為四端有源器件。其中兩個(gè)端子為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端，中間采用光電隔離，作為輸入輸出之間電氣隔離 (浮空 )。在輸入端加上直流或脈沖信號(hào)，輸出端就能從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通狀態(tài) (無(wú)信號(hào)時(shí)呈阻斷狀態(tài) )，從而控制較大負(fù)載。整個(gè)器件無(wú)可動(dòng)部件及觸點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)常用的機(jī)械式電磁繼電器一樣的功能。由于固態(tài)繼電器是由固體元件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)元件，所以與電磁繼電器相比具有工作可靠、壽命長(zhǎng)、 對(duì)外界干擾小、能與邏輯電路兼容、抗干擾能力強(qiáng)、開(kāi)關(guān)速度快和使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。因而具有很寬的應(yīng)用領(lǐng)域，有逐步取代傳統(tǒng)電磁繼電器之勢(shì)，并且可以進(jìn)一步擴(kuò)展到傳統(tǒng)電磁繼電器無(wú)法應(yīng)用的計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域 [13]。根據(jù)以上敘述，現(xiàn)將方案一轉(zhuǎn)換成硬件電路接口圖，即成為本設(shè)計(jì)的音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)原理圖，應(yīng)用電子 CAD 繪出其圖形見(jiàn)附錄 A 所示。 8155 的初始化 將 8155 的地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用線 AD0～ AD7與 8751 單片機(jī)的 P0 口相連，作為數(shù)據(jù)的內(nèi)外傳遞，使片選信號(hào) CE 接地，讓芯片始終被選中。 I/0 口、存儲(chǔ)器 RAM 選擇信號(hào)（ IO/M）與 相連作為地址選通信號(hào)，低電平有效，即選擇 I/O 口作為輸出口。 RESET 與 口相連，即采用軟件復(fù)位，以減少?gòu)?fù)位電路，節(jié)約設(shè)計(jì)成本，其他引腳連接如硬件原理圖附錄 A 所示。 14 于是根據(jù)下面兩個(gè)表可以寫(xiě)出 8155 的 RAM 和各端口地址及命令字。即： RAM 地址： 000H～ 00FFH 命令口： 0100H PA 口 : 0101H PB 口： 0102H PC 口： 0103H 命令字： 0FH 8155 的初始化程序如下： CLR ； 8155 復(fù)位 SETB CLR SETB ； 8155IO/M=1 選擇使用在輸出輸入口 MOV DPTR， 100H ；命令 /狀態(tài)寄存器地址 100H（指向命令口） MOV A,0FH ；設(shè)定命令 /狀態(tài)寄存器 PA， PB， PC為輸出 MOVX @DPTR， A ；寫(xiě)入命令字 表 8155 端口地址表 IO 口 命令口 PA PB PC 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 十六進(jìn)制數(shù) 0100H 0101H 0102H 0103H 15 表 8155 命令字表 TM2 TM1 IEB IEA PC2 PC1 PB PA 命令字 0 0 0 0 1 1 1 1 0FH 變頻器的選擇 ①變頻器 工作控制 的 原理 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，浪花與音樂(lè)要保持同步， 在此 提出了以下 3 點(diǎn)問(wèn)題： 1） 怎樣實(shí)現(xiàn)噴泉與音樂(lè)的同步 ； 2） 變頻器能否瞬時(shí)響應(yīng) ； 3） 整套設(shè)備的調(diào)試和絕緣安全性 。 為此根據(jù)要求對(duì)同步控制的可行性進(jìn)行分析 如 下 ：利用音樂(lè)的音頻信號(hào)對(duì)變頻器進(jìn)行控制，音樂(lè)的音頻信號(hào)本身是一個(gè)功率很小的交流電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)整流濾波穩(wěn)壓可以輸出一個(gè)相對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)，相對(duì)來(lái)講該信號(hào)很微弱，再經(jīng)過(guò)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行功率放大，可以輸出 0－ 5V 的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓信號(hào)，即可以實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)對(duì)變頻器的控制，即對(duì)水泵浪花的控制，從而實(shí)現(xiàn)音樂(lè)對(duì)噴泉浪花的控制。為了達(dá)到這一控制原理，下面對(duì)通用性的變頻器的工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹： 控制電路 1— 整流部分 2— 濾波部分 3— 逆變部分 4— 控制部分 5— 負(fù)載 圖 通用變頻器基本電路 通用變