【正文】 圖 ，圖 。 取其中Ａ、Ｂ、Ｃ３個(gè)取樣點(diǎn)。 模擬測(cè)試 模擬信號(hào)是一種不僅再時(shí)間上連續(xù)、數(shù)值上也連續(xù)的物理量 ； 數(shù)字波形是邏輯電平對(duì)時(shí)間的圖形表示。 整個(gè)噴泉的燈光以暖色調(diào)為主，突出中心部分應(yīng)用水景造型配以不同顏色的燈光襯托， 采用水下彩燈，以紅、黃、綠、蘭四色搭配中心 主噴以紅色為主，燈光明亮隨編排程序，與對(duì)應(yīng) 7組表數(shù)據(jù)輸出 同步變化。 本設(shè)計(jì)中采用的是 QS2020/ 型噴泉專用泵，該泵如下特點(diǎn)： 電機(jī)性能：采用優(yōu)質(zhì)材料 DR470，增加電機(jī)繞組的匝數(shù)及線徑使水泵耐頻繁起動(dòng)。具體接點(diǎn)信號(hào)（ RH,RM,RL信號(hào)） ON/OFF怎樣組合實(shí)現(xiàn)調(diào)速 ， 并能 階段 性 地切換運(yùn)行速度 使用 。根據(jù)負(fù)載的要求來(lái)選擇變頻器的類型。由于噴泉工程中采用了大量的高新技術(shù)從而使噴泉效果更加絢麗多彩、婀娜多姿，令人賞心悅目、流連忘返。其輸入端所接的 LED 用于指示電路狀態(tài) , 使用高亮度Ф 3紅 LED，當(dāng) Qi為高電平 +5V時(shí) LED能正常發(fā)光， 實(shí)測(cè)電流為 ，足以使 2021A輸出端飽和而吸收近 30mA的觸發(fā) BCR的電流。()m m mm m mY X Y XKKX X N X X????? 式（ 6）描述了被測(cè)物理量 y與 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 X 之間的數(shù)學(xué)關(guān)系 ,為被測(cè)物理量的顯示、打印提供了標(biāo)度變換依據(jù) 。當(dāng) Vcc=5V,R1=R2,而 R3 開(kāi)始時(shí) ,可將 5V～ +5V信號(hào)轉(zhuǎn)換為 0～ +5V的信號(hào) ,改變 R1,R2和 R3 之間的比例關(guān)系 ,可以允許 Vi 輸入不同范圍的雙極性信號(hào) 。 信號(hào)的雙極性 —— 單極性變換 ALE CBA 輸入模擬量 start EOC OE 10μ s 數(shù) 據(jù) DATA 重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 20 頁(yè)，共 19 頁(yè) 當(dāng)信號(hào)不滿足 A/D 轉(zhuǎn)換器信號(hào)輸入范圍要求時(shí) ,信號(hào)須經(jīng)一線性網(wǎng)絡(luò)變換。 中斷法： EOC 必須經(jīng)過(guò)非門接到 AT89C51 的中斷請(qǐng)求輸入線 INT0 或 INT1 上， 89C51 的中斷重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 19 頁(yè)，共 19 頁(yè) 觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)。 單片機(jī)讀取 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的方法有三種： 延遲法：?jiǎn)纹瑱C(jī)啟動(dòng) ADC0809 后，延時(shí) 130μ s以上，可以讀到正確的 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果，此時(shí) EOC懸空。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)。當(dāng)ADC0809 用于 AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)，若 AT89C51 采用 6MHz的晶振，則 ADC0809 的時(shí)鐘信號(hào)可以由 AT89C51 的 ALE 經(jīng)過(guò)一個(gè)二分頻電路獲取。只有當(dāng)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)端 START 出現(xiàn)下降沿并延時(shí)一段時(shí)間后，才啟動(dòng)芯片進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換， START 的上升沿復(fù)位 ADC0809。當(dāng)?shù)刂锋i存信號(hào) ALE為高電平時(shí)， ADDC、 ADDB、 ADDA三條線上的數(shù)據(jù)送入 ADC0809 內(nèi)部的地址鎖存器中，經(jīng)過(guò)譯碼器譯碼后選中某一通道。內(nèi)含有一片蒸金薄膜和一金 屬極板，在它們間通上一高壓電場(chǎng)，那么就形成了一個(gè)可變間隙的電容器。 MIC 是一種常用的能把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的聲電轉(zhuǎn)換器件。使之與噴泉的運(yùn)動(dòng)范圍相適應(yīng)，噴泉隨音樂(lè)的變化均勻 運(yùn)動(dòng)，不同的音源可通過(guò)調(diào)整 R8 的值來(lái)調(diào)整噴泉運(yùn)動(dòng)的均勻程度。這里 R2， R3 因根據(jù)不同的話筒選取不同的阻值，以保證噴泉有足夠的運(yùn)動(dòng)范圍。當(dāng) OE 輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上 。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 ADC0809 引腳分配圖： 圖 ADC0809 引腳分配圖 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) ： 重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 17 頁(yè)，共 19 頁(yè) 圖 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 由圖 ， ADC0809 由一個(gè) 8 路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。 （ 3）送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A， B， C 端口上。因 ADC0809 的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ， 要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。 OE 為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 A， B 和 C為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7 上的一路模擬量輸入。它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振 蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 Atmel AT89C51 系列單片機(jī) 的硬件結(jié)構(gòu) AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元。 同時(shí)，考慮到該系統(tǒng)是 獨(dú)立 系統(tǒng)，可選擇整體式結(jié)構(gòu) 的單片機(jī)系統(tǒng) 。在閑置模式下， CPU 停止工作。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 。 重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 13 頁(yè)，共 19 頁(yè) 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。注意加密方式 1時(shí)， EA______將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA______端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存 儲(chǔ)器。 PSEN__________：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： P3口管腳備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P1口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏 級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 串行通信總線：發(fā)送口 TXD和接受口 RXD。 。 。實(shí)際進(jìn)行芯片解剖時(shí)，可以根據(jù)寄存器復(fù)位狀態(tài)下的特殊值來(lái)判斷功能電路塊。 SFR 主要包括 PO 口鎖存器、 PI 口鎖存器、 P2 口鎖存器、 P3 口實(shí)現(xiàn)復(fù)位之后 PC 的值是 0000H，因此，程序的入口地址為 0000H， CPU 從 0000H 開(kāi)始執(zhí)行操作。 I/O的驅(qū)動(dòng)特性 由于采用 CMOS 電路，輸入電流極微，通常不考慮 I/O 端口的扇出能力，當(dāng)負(fù)載為L(zhǎng)ED、繼電器等功率驅(qū)動(dòng)元件時(shí)才考慮驅(qū)動(dòng)能力。程序存儲(chǔ)器使用 PSEN 取指控制信號(hào)，數(shù)據(jù)采用 WR、RD存取控制信號(hào)。 因此， I/O點(diǎn)數(shù)的確定，是設(shè)計(jì)整 個(gè) 單片機(jī) 音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)首先需要解決的問(wèn)題，它不僅決定著系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，也是系統(tǒng)軟件編寫的前提。 由普通音箱等發(fā)出的音頻信號(hào)經(jīng)整流濾波放大及控制系統(tǒng)對(duì)其幅值調(diào)整后，得到的調(diào)幅電壓信號(hào)送給變頻器的速度控制端以控制噴泉水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化，從而使噴泉水泵噴水的高低隨音樂(lè)節(jié)律的變化而不斷變化。 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了樂(lè)曲演奏、噴泉水柱控制、彩燈控制等功能。通過(guò) 單片機(jī) 對(duì)外部音頻信號(hào)的采樣、轉(zhuǎn)換來(lái)控制變頻器和故態(tài)繼電器的動(dòng)作，從而達(dá)到控制系統(tǒng)的要求，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)音樂(lè)和噴泉的實(shí)時(shí)的完美結(jié)合。本文就是基于以上所介紹的 單片機(jī) 的諸多優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。 （ 4） 系統(tǒng)可維護(hù)性分析： 系統(tǒng)采用先進(jìn)控制方式，大大降低了工程成本，并由于系統(tǒng)組態(tài)及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這使得可維護(hù)性增強(qiáng)。因此，在此次音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)中選用了 單片機(jī) 作為控制器的方案。 單片機(jī) 的主要功能是對(duì)音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行處理，再將處理后的信號(hào)傳輸?shù)较乱患?jí)控制設(shè)備，這樣就可以控制所需的水型及燈光按照音樂(lè)的節(jié)奏高低起伏和動(dòng)感變化，使音樂(lè)噴泉真正達(dá)到了水上芭蕾的藝術(shù)效果。由于幾乎所有器件都是固態(tài)的，維護(hù)時(shí)只需更換模塊級(jí)插入式部件，故障檢測(cè)電路將診斷指示器嵌在每一部件中，就能指示是否正常工作，借助于編程設(shè)備可見(jiàn)輸入 /輸出是 ON 還是 OFF，還可寫編程指令來(lái)報(bào)告故障。 易于安裝，便于維護(hù) 單片機(jī) 安裝簡(jiǎn)單而且功能強(qiáng)大，其相對(duì)小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間的一半的地方，在從繼電器系統(tǒng)改換到 單片機(jī) 系統(tǒng)的情況下， 單片機(jī) 小的模塊結(jié)構(gòu)使之能安裝在繼電器附近，并將連向已有接 線端，其改換很方便，只要將輸入 /輸出設(shè)備連向接線端即可。 用于連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的硬件接口實(shí)際上是 單片機(jī) 的組成部分，模塊化的自診斷接口電重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 6 頁(yè)，共 19 頁(yè) 路能指出故障，并易于排除故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設(shè)計(jì)就使現(xiàn)場(chǎng)電氣人員與技術(shù)人員易于使用。 接線簡(jiǎn)單，通用性好 單片機(jī) 的接線只需將輸入信號(hào)的設(shè)備（按鈕、開(kāi)關(guān)等）與 單片機(jī) 輸入端連接，將接受輸 出信號(hào)執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與 單片機(jī) 輸出端連接。 編程簡(jiǎn)單，使用方便 用微機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，常使用匯編語(yǔ)言編程，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。而在很多的控制應(yīng)用系統(tǒng)中，以 單片機(jī) 為核心的控制系統(tǒng)逐漸成為理想的控制系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)主要有： 硬件的可靠性 單片機(jī) 是為了在惡劣的工業(yè)環(huán)境條件下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的 PLC 能置重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 5 頁(yè)，共 19 頁(yè) 于有很強(qiáng)的電噪聲、電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中。 另外，該系統(tǒng)帶負(fù)載的能力不夠強(qiáng)，在對(duì) 負(fù)載要求不高 、環(huán)境比較好 的場(chǎng)合，單片機(jī)控制系統(tǒng)仍有較廣泛的應(yīng)用。在諸多小型 音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)中， 最適合的應(yīng)是單片機(jī)作為控制核心。維修困難是該系統(tǒng)的致命的弱點(diǎn)，由于使用繼電器控制，而繼電器的使用壽命不長(zhǎng)，需經(jīng)常更換，而且在眾多繼電器中找故障 非常困難 。 方案一 ： 繼電器 接觸器控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于理解和掌握，其設(shè)計(jì)成本也相對(duì)較低。設(shè)每次對(duì)音頻信號(hào)的采樣時(shí)間為 , 系統(tǒng)總的結(jié)構(gòu)組成將在第三章進(jìn)行詳細(xì)的闡述。這種水型的跳躍和搖擺變化也是由 A/D 對(duì)其音頻信號(hào)采集轉(zhuǎn)換后通過(guò)對(duì)應(yīng)的程序所表現(xiàn)出的。 水型的程序演示 噴泉 潛 水泵電動(dòng)機(jī)是受 單片機(jī) 內(nèi)部 的程序控制，每一 首 樂(lè)曲 可從控制器中相應(yīng)的找到對(duì)應(yīng)的固定程序數(shù)據(jù)，并可以將其對(duì)應(yīng)輸出 。當(dāng)操作員在樂(lè)曲數(shù)據(jù)庫(kù)中確定了演示樂(lè)曲后，隨后啟動(dòng)該驅(qū)動(dòng)器，正確地播放選定的樂(lè)曲。 顧名思義，音樂(lè)噴泉就是要求在音樂(lè)的伴隨下噴泉的高度、燈光的強(qiáng)度、色彩以及噴泉的造型隨音樂(lè)的音量而變化，通過(guò)對(duì)各種不同的音樂(lè)進(jìn)行選擇播放，以及對(duì)不同音頻信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)化等處理后，利用編制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)音樂(lè)噴泉的實(shí)時(shí)控制。 系統(tǒng)概述 音樂(lè)噴泉作為一種人造環(huán)境工程項(xiàng)目，將音樂(lè)的美和噴泉有機(jī)的結(jié)合在一起，給人以賞心悅目的感受。同時(shí)，對(duì) 單片機(jī) 在工業(yè)應(yīng)用中的一些問(wèn)題也進(jìn)行了一定的討論。 ： 8 位 CPU； 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路； 32 根 I/O 線； 外部存貯器尋址范圍 ROM、 RAM64K； 2 個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 5 個(gè)中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)； 全雙工串行口； 布爾處理器； 音樂(lè)噴泉 的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 項(xiàng)目 的主要任務(wù)與內(nèi)容 本報(bào)告 是 本人的畢業(yè) 項(xiàng)目報(bào)告 ，需要 我 結(jié)合所學(xué)知識(shí)，以 單片機(jī) 為基礎(chǔ)，對(duì) 音樂(lè)噴泉 自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 音樂(lè)噴泉 的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無(wú)效。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。在給出地址 “ 1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器 可接收，輸出 4 個(gè) TTL門電流，當(dāng) P2 口被寫 “ 1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FIASH