音乐喷泉控制系统实施方案摘要随着人们生活水平的提高和建立绿色城市的向往，音乐喷泉以其独特的魅力和特殊的功能，愈来愈成为休闲娱乐产业中的一项重要产品,音乐喷泉的兴建也越来越多。
根据目前音乐喷泉的发展现状，介绍了一个以AT89C51单片机为核心的小型音乐喷泉控制系统。
给出了一个简洁的单片机控制电路，分析了输出地址，描述了不同类型的输出电路和输入电路；介绍了从特定构造的喷池中获得决定喷池动作的喷池数据的原理；给出了主程序框图和看门狗子程序。
采用程序控制或人工按键控制电磁阀来控制花型。
音频信号还影响灯光色彩和灯光光线明暗的变化。
从而使灯光色彩、灯光的闪烁和喷泉水姿随音乐节奏而变化。
关键词：音乐喷泉；单片机；单片机控制；喷池数据；看门狗子程序Small-scale musical fountain control system designAbstractWith the improvement of people's living standard and yearn for building green city, music fountain is more and more popular for its unique charm and special function large numbers of music fountain is increasingly built.According to the present situation of music fountain now, control system of mini type music Fountain based on AT89C51 SCM was introduced．A succinct SCM control circuit was pre—to obtain data from a specific fountain pool .Was elaborated，which will affect actions of the p001．Finally, the structure drawing of main program and the watchdog program were put forward. The flower shapes are controlled by program controlling or man-made keystroke controlling electromagnetic valves. The color、the light and shade of ray are changed by musical signals. So that the color、the light and shade of ray、the spring form is changed with music’s rhythm when m usic is played．Key Words:music fountain；SCM；SCM control；data of fountain pool；watchdog program目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 绪论 (5)1.1引言 (5)1.2小型音乐喷泉的发展现状 (5)1.3本文主要研究内容 (6)2 喷泉硬件设计 (7)2.1鱼缸设计 (7)2.2造型方案设计 (7)2.3花型及喷头的选择 (7)2.4喷泉照明灯具的选择 (10)2.5水泵和电机的选择 (10)3 喷泉控制系统硬件设计 (11)3.1控制系统硬件总体设计方案 (11)3.2单片机电路 (11)3.3输出电路 (13)3.4输入电路 (13)3.5潜水泵调速硬件方案设计 (14)3.6灯光硬件方案设计 (14)3.7电磁阀硬件方案设计 (15)3.8解决系统时间滞后硬件电路设计 (16)4 喷泉控制系统软件设计 (17)4.1喷池数据 (17)4.2主程序框图 (18)4.3控制潜水泵软件设计模块 (19)4.3.1 潜水泵开关调速的原理 (20)4.3.2潜水泵开关调速的软件设计 (20)4.4控制电磁阀软件设计模块 (21)4.5歌曲存储模块 (22)4.5.1音频脉冲的产生 (22)4.5.2音乐程序 (24)4.6灯光控制模块 (26)4.7看门狗子程序 (27)4.8实验仿真 (27)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)第一章绪论1 绪论1.1引言随着人们生活水平的提高，人们对环境的要求越来越高,城市环境建设日益为人们所重视。
喷泉作为一种观赏性较高的艺术水景,不断的出现在城市的广场、公园及其它公共场所，早些的喷泉都是固定不可调的，显得有些单调，随着科技的发展音乐喷泉也进入了我们的城市。
音乐喷泉是现代科技与艺术的综合，音乐喷泉将喷水图形、彩色灯光及音乐旋律构成一个有机的整体，随着乐曲旋律和节奏的变化，各种不同的喷水花形相应的配合变换，在五彩绚丽的变幻灯光照耀下，构成一幅幅奇妙无比的景观、令人赏心悦目，叹为观止，在视听上获得极大的享受。
音乐喷泉的起源于1930年，德国人首先带出喷泉的概念，此后经过多年的发展，其音乐喷泉的设计及构造已变得更大型及复杂。
随着我国改革开放政策的不断实施，80年代中，我国也相继引进和自行设计建造了多座音乐喷泉，为美化环境，活跃人民的文化生活起了良好的作用。
通过学习和引进国外先进技术，加上自行研究和开发，喷泉的面貌不断更新，各种新水型层出不穷，音乐喷泉还可以同水幕电影、激光表演和舞台表演相结合，产生令人难忘的艺术效果。
我国现有上百家喷泉水景设备制造厂，经过市场竞争、优胜劣汰，我国已经出现了几家综合实力较强的大型喷泉水景工程公司，能够独立建设投资上千万元的特大型喷泉水景工程，并创造了一些世界之最的新记录。
总体上说，我国的喷泉水景技术已经达到了国际先进水平，其建设规模和市场需求更是其他国家所难以相比的。
本次设计内容有：首先进行音乐喷泉产品的市场分析并制定总体方案及其系统规范，其次进行音乐喷泉硬件模块化设计，再次进行音乐喷泉软件模块化设计，最后是组装调试，并进行总结。
1.2小型音乐喷泉的发展现状从喷泉概念的提出发展至今喷泉技术已越来越成熟，许多高科技技术也得到不断的应用。
起初，喷泉被用来装饰我们的城市出现在各大广场、公园等公共场所，为城市环境增色不少。
但是随着人们生活品质的提高，越来越多的人迫切希望小型的音乐喷泉能走进人们的家中，搬进室内。
目前，国内对小型音乐喷泉的研究和开发都较少，技术不成熟。
小型音乐喷泉不仅是一种观赏性较高的艺术水景，而且能增加周围空气湿度，减少空气中的尘埃，降低空气温度。
喷头向上喷出的水珠与空气中的水分子高速撞击后能产生大量的负氧离子，从而对改善环境起着综合作用。
经过市场调查分析, 随着人们生活质量的提高，小型音乐喷泉在国内的建设将会越来越多，市场前景较好。
综上所述，决定设计和开发小型音乐喷泉。
1.3本文主要研究内容经过大量的调查，针对家庭用户要求价格实惠，在五百元以内是可以接收的。
要求系统有现场采集并处理的能力，如现场采集某音频设备播放的任意一首歌，并用水柱表现出来；对于家庭用户要求不占地方，中等尺寸鱼缸就可以安装。
易于维护，用户能控制花型的变化等。
目前音乐喷泉的控制系统部件有可编程序控制器PLC、单片机、基本电路的组合等。
小型音乐喷泉可以使用基本电路作为控制器，但如果要求控制效果比较理想的话就离不开变频器；使用PLC的话就必须给PLC一个控制信号，一般不单独使用PLC去控制音乐喷泉；既然小型音乐喷泉的控制系统要求不是很复杂，而单片机具有对音乐信号采样和不是很复杂的处理能力，因此使用单片机可以直接利用处理后音乐数据去控制电机和电磁阀，进而控制音乐喷泉的花形、水柱高低等,而且成本最低，综上所述，本设计选用单片机作为小型音乐喷泉的控制系统部件。
模块化设计的内容有：①喷泉硬件设计，在选择了鱼缸后，选择了各种喷头,灯具和潜水泵。
②潜水泵控制模块。
对于一般的家庭用户，不要求精确控制潜水泵转速,只要水柱的高低能反映声音强度的变化就行。
结合音乐与水柱要尽量同步，尽量降低成本，所以本系统不采用变频器调速，采用单片机程序及其控制电路完成调速。
③灯光控制模块。
尽量使用小功率的灯具设备，为了能使用各种灯具设备，减小软硬件设计难度，利用较便宜的音频调制灯光控制芯片。
④花型控制模块。
采用用户按键选择花型和程序自选花型两种形式，用户按键选择的花型通过LED显示出来。
⑤歌曲存储模块。
采用程序存储器来存储用户比较喜欢的歌曲，如有必要，可以扩展程序存储器。
⑥延时模块。
由于单片机处理数据的能力有限，为了便于以后使用傅立叶变换增加更多滞后时间，要求在外围采用硬件延时电路。
2 喷泉硬件设计2.1鱼缸设计本音乐喷泉系统主要应用于大型金鱼缸中。
金鱼缸已经是批准生产了，其主要参数已经固定，本系统以圆形金鱼缸1500mm进行说明。
2.2 造型方案设计设计方案：根据所选择的金鱼缸规格,喷泉管道设计如图2.1所示,设置十三个喷头，分内外两圈布置。
图2.1 管道造型2.3花型及喷头的选择选择单射型、蒲公英型、向心型、礼花型、旋转型、水柱型、牵牛花型、蘑菇型花型，相应喷头参考如下表2.1[1]表2.1 喷头参考参数喷头名称喷头型号水压(kpa)流量(m3/h)喷高(m)连接管直径DN(mm)连接形式安装尺寸A(mm)安装尺寸B(mm)数量树冰喷头SB-219 12－45 0.6-1.13 0.2-0.5 20内螺纹140 +101直流喷头WX-117 43-67 0.2－0.4 0.2-0.5 15内螺纹701+402花柱喷头HZ-112 24．2-47 0.3-0.74 0.2-0.5 25内螺纹100+602旋转喷头XZ-307 25-50 0.5-1 0.2-0.5 25内螺纹140 +80 1牵牛花喷头PML50 60 1.20 0.40 20内螺纹160 +140 1涌泉喷头YQ-201 37.0-68.0 0.4-1 0.45-0.70 25内螺纹200 -80 1孔雀开屏喷头KQ-210 70 1.50 0.60 40内螺纹600+450 1扇形喷头SX-213 -23 0.3-0.6 0.2-0.5 40 内螺纹200 +120 2雾状喷头WZ-112 16-65 0.24-0.470.2-0.520内螺纹45+20 1礼花喷头LH-207 3.4 0.3-0.70.2-0.540 内螺纹100 70 2加气喷头JQ-309 44-65 0.2-0.37 0.2-0.5 25 内螺纹230 +50 1说明：①喷头系列来源于宜兴市陶都喷泉设备厂。