【文章內(nèi)容簡介】 后。 音樂噴泉的控制系統(tǒng)很多 ,對于小型音樂噴泉來說，最適合的應是用單片機作為控制核心。 從目前的技術水平和市場發(fā)展趨勢來看，用單片機作為控制核心有著巨大的發(fā)展?jié)摿Γ?使用單片機控制 , 系統(tǒng)簡單 , 而且成本較低 , 易于推廣使用 ,是音樂噴泉發(fā)展的一個方向， 特別 適合于一般城市小廣場和普通住宅小區(qū)。 1． 3 音樂噴泉控制系統(tǒng)設計研究的主要內(nèi)容 結(jié)合音樂噴 泉的特點，我們擬設計一套隨音樂信號的節(jié)奏、強弱而不斷變化的音樂噴泉控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)選用 AT89C51 單片機為控制器，可完成噴泉水泵的自動切換和燈光變換功能。 軍械工程學院本科畢業(yè)論文 3 第二章 音樂噴泉原理 眾所周知 , 物體振動產(chǎn)生聲音 , 而振動的頻率決定音調(diào)高低 , 因此使用單片機控制輸出不同頻率的信號 , 就可以產(chǎn)生不同的音調(diào) 。 利用單片機的計時系統(tǒng)可以控制各個音調(diào)的時間 , 即實現(xiàn)節(jié)拍的控制。音調(diào)和節(jié)拍按照樂譜排列就實現(xiàn)了樂曲演奏的功能。噴頭及彩燈分別與相應輸出點連接 , 通過程序?qū)崿F(xiàn)每種音調(diào)都有對應的 一組輸出點開關狀態(tài)組合 , 從而實現(xiàn)樂曲控制噴泉動作的功能。 2． 1 設計思路 采用一種是用以 AT89C51 為核心的單片機控制方案。利用單片機靈活的編程設計和豐富的 IO 端口，及其控制的準確性，能夠簡單而又實用的將 樂曲控制噴泉的動作完成。 以 AT89C51 為核心的嵌入式控制器，具有性價比高，體積小，易于操作等優(yōu)點。 軍械工程學院本科畢業(yè)論文 4 2. 2 原理圖 音樂的播放可在開啟噴泉時 , 由外部設備如 VCD 、 DVD 等設 備播放 , 也可由計算機播放。根據(jù)有無音樂信號 (計算機上播放或外部輸入 ) , 啟停噴泉。當有音樂信號時 , 獲取聲音強度 , 通過模擬量卡 , 實時輸出到變頻器 , 作用到變速電機上 , 使噴頭噴水產(chǎn)生隨音樂起伏的效果。 單片機控制系統(tǒng) 具有啟動噴泉、燈光 , 捕獲音樂 , 產(chǎn)生輸出控制 , 顯示當前音樂 , 噴泉、燈光狀態(tài) , 停止噴泉、燈光等功能 , 同時對各組噴頭進行一定時間內(nèi)的一定規(guī)則內(nèi)的隨機輪換 。 系統(tǒng)實現(xiàn)了樂曲演奏、樂曲選擇、樂曲序號顯示、噴泉水柱控制、彩燈控制等功能。物體振動產(chǎn)生聲音 , 而振動的頻率決定音調(diào)高低 , 因此使 用單片機控制輸出不同頻率的信號 ,就可以產(chǎn)生不同的音調(diào)； 利用單片機的計時系統(tǒng)可以控制各個音調(diào)的時間 ,即實現(xiàn)節(jié)拍的控制。音調(diào)和節(jié)拍按照樂譜排列就實現(xiàn)了樂曲演奏的功能。噴頭及彩燈分別與相應輸出點連接 ,通過程序?qū)崿F(xiàn)每種音調(diào)都有對應的一組輸出點開關狀態(tài)組合 ,從而實現(xiàn)樂曲控制噴泉動作的功能。 伺服控制 水泵控制 2 水泵控制 1 彩燈控制 組泵2 組泵1 組燈 音樂 轉(zhuǎn)換 單片機 電機 揚聲器 至噴嘴組 1 至噴嘴組 2 至噴嘴組 N 圖 系統(tǒng)總體結(jié)構 軍械工程學院本科畢業(yè)論文 5 第三章 硬件電路設計 硬件系統(tǒng)由電源、 單片機 電路、輸入電路和輸出電路組成。 電源 設計電路是一個簡單的穩(wěn)壓電路。如圖 由 于使用了運算放大器 ,利用它的對稱性可以提高整個電路的共模抑制比和其他方面的性能，它的兩個輸入端構成整個電路的反相輸入端和同相輸入端。 采用對稱雙電源可使電路簡化 , 在進口電子設備中，可經(jīng)?？吹接脠D示這種正負電源，對運放集成塊供電的電路。其特點是： 非常方便，變壓器次級繞組無需帶中心抽頭。 。 利用率較高。 。實踐證明：在電源變壓器功率容量足夠的前提下，適當加大電容容量和變壓器次級繞組線徑，該電路也可用于小功率的音頻功放作正負對稱雙電源供電。 如果噴嘴的電 磁控制器須較大的電流 ,可使用一個較大的電源變壓器。本電路也只適用于較小的系統(tǒng)。 3． 2單片機電路 選用 ATMEL 89C51 單片機為硬件核心電路。 AT89C51 單片機引腳和指令系統(tǒng)與 51 系列單片機完全兼容，因而使用方便。其最大特點是內(nèi)部有 4KB FlashROM，而且價格低廉。用 Flash ROM在開發(fā)過程中十分容易對程序進行修改，大大縮短系統(tǒng)開發(fā)周期。 圖 電源 軍械工程學院本科畢業(yè)論文 6 單片機電路如圖 除 復位和晶振電路外，還有以光耦 4N35 為主的輸入隔離電路、 BCD撥碼開關和用 74HC373的輸出寄存器組。輸出寄存器最多可用 8 個，這對于小型音樂噴泉已是富足有余了。 為了充分利用單片機已有資源，盡可能簡化硬件電路，這里采用線選法擴展 I/O 口來擴展輸出寄存器 74HC373。 如果 準備用指令： MOVX @DPTR,A 來向 74HC373 輸出數(shù)據(jù)， DPTR中的地址和數(shù)據(jù)輸出的目標如下： 01XXH 數(shù)據(jù)輸出至 0 74HC373 02XXH 數(shù)據(jù)輸出至 1 74HC373 04XXH 數(shù)據(jù)輸出至 2 74HC373 圖 單片機電路圖 軍械工程學院本科畢業(yè)論文 7 08XXH 數(shù)據(jù)輸出至 3 74HC373 10XXH 數(shù)據(jù)輸出至 4 74HC373 20XXH 數(shù)據(jù)輸出至 5 74HC373 40XXH 數(shù)據(jù)輸出至 6 74HC373 80XXH 數(shù)據(jù)輸出至 7 74HC373 這里 XX 代表任意值，可取 00。 由圖 可知，由于不使用 P0 口地址，所以由 P0 口輸出的低 8 位地址信號可以為任意值，由于 P2 口各引腳分別接 74HC373 的輸入控制端 G，所以地址信號的高 8 位只能是使 8 個 G 端僅一個為高電平的那些二進制數(shù)： 01H 02H 04H 08H 10H 20H 40H 80H 中的一個。 也可用選通 74HC373 的 MOV P2, B 與起輸出作用的 MOVP0, A 之類的指令來輸出數(shù)據(jù)，則當 B 的內(nèi)容為 01H/02H/04H/08H/10H/20H/40H/80H 時，則 A 的內(nèi)容輸出的目標寄存器也依次為 0~7的 74HC373 之一。 圖 中 R C4 使開機復位期間各 74HC373 的 (輸出允許 )端存在一高電平，避免 373 內(nèi)部隨機數(shù)的輸出而引起噴池中水泵、電磁閥和彩燈的誤動作。BCD 撥碼開關可向單片機輸入 0~9 中任一數(shù)碼，用以改變單片機輸出兩組數(shù)據(jù)的時間間隔。 3． 3輸出電路 輸出電路是指接于圖 中 74HC373 各 Qi 端的電路。圖 為使用雙向可控硅 BCR 的輸出電路。由于 74HC373 的輸出電流遠小于 BCR 所需的觸發(fā)電流，故加入外圍驅(qū)動電 ULN2020A 的一個單元。其輸入端所接的 LED 用于指示電路狀態(tài)，使用高亮度 3 紅 LED，當 Qi 為高電平 +5V 時 LED 能正常發(fā)光，實測電流為 ，足以使 2020A輸出端飽和而吸收近 30mA 的觸發(fā) BCR 的電流。圖 中產(chǎn)生觸發(fā)電流 的 +9V電源來自 +5V穩(wěn)壓電源的未穩(wěn)壓端，以減輕穩(wěn)壓塊的負擔。閉合圖 中的開關 K，程序會向各輸