基于单片机的音乐喷泉控制

毕业设计（论文）课题名称基于单片机控制的喷泉系统的设计学生姓名学号系、年级专业指导教师职称2012年5月12日邵阳学院毕业设计（论文）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，完成了小型音乐喷泉系统硬件结构设计和控制系统设计。控制系统的原理是利用8751单片机汇编音乐程序或者通过A/D对音频信号进行采样和处理，分级控制电动机，最终达到控制喷头流量的方法。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：8751单片机；音乐喷泉；变频器邵阳学院毕业设计（论文）Abstractwiththeimprovementofpeople’slivingstandardandyearnforbuildinggreencity,musicfountainismoreanmorepopularforitsuniquecharmandspecialfunctionlargenumbersofmusicfountainisincreasinglybuilt.Thehardwareconstructionofsmallmusicfountainsystemandthedesignofcontrollersystemandwerecompletedaccordingtothepresentsituationofmusicfountainnow.Itsprincipleisthatusingthe8751microcontrollertocompilationmusicprogramortosamplemusicalsignalswithA/Danddoingitsdataandgradecontrollingsingle-phaseelectricmotor,finallyitimplementsthecontroloftheflowoutofnozzles.Theflowershapesarecontrolledbyprogramcontrollingelectromagneticvalves.Thecolor,thelightandshadeofrayarechangedbymusicalsignals.Sothatthecolor,thelightandshadeofray,thespringformischangedwithmusic’srhythmwhenmusicsiplayed.Keywords:8751microcontroller,Musicfountain,Variable-frequencyDrive邵阳学院毕业设计（论文）目录摘要......................................................ⅠABSTRACT..............................................Ⅱ第一章绪论................................................61.1设计背景...........................................61.2音乐喷泉的现状和发展...............................71.3喷泉的物理原理.....................................81.4本课题设计内容.....................................8第二章音乐喷泉造型系统设计...............................42.1造型方案设计及选择................................102.2喷泉的管网设计....................................112.2.1喷泉的水力计算..................................112.2.2配水管网的计算..................................132.3喷泉的管道布置、管材及附件选择....................142.3.1喷泉的管道布置..................................142.3.2管材的选用......................................142.3.3管道附件选择....................................142.4水泵及电机的选择..................................172.5喷水池的设计......................................172.5.1喷水池的组成....................................172.5.2喷水池的尺寸确定................................17邵阳学院毕业设计（论文）第三章控制系统的设计.....................................183.1控制系统的方案设计................................183.2单片机型号选择....................................183.2.1确定单片机型号..................................183.3控制系统的硬件设计................................193.3.1系统组成........................................193.3.28155的初始化...................................203.3.3变频器的选择....................................213.3.4硬件延迟电路....................................263.3.5系统工作流程....................................283.4控制系统的软件设计................................293.4.1系统资源分配....................................293.4.2音乐控制码的编制................................293.4.3软件流程........................................323.4.4系统控制程序....................................36结论......................................................39致谢......................................................40参考文献..................................................41附录A：硬件电路原理图...................................42附录B：电气接线图.......................................43附录C：程序清单.........................................43邵阳学院毕业设计（论文）第一章绪论1.1设计背景喷泉作为一项建筑艺术，在国内外均有较悠久的历史。而音乐喷泉的构思及萌生则是本世纪30年代开始的，1930年，德国的OTTOPRZYSTAWIK(奥图．皮士特霍)首先提出了喷泉与音乐相结合的设想，并设计成小型装置应用于酒店及商场，其后则逐步发展到大型化及多样化。GUNTERPRZYSTAWIK继承父业使音乐喷泉更为多姿多采，并于l952年夏在西柏林工业展览会上进行展示，经纽约一摄影师将其引进应用于纽约无线电音乐厅，从此，音乐喷泉陆续在世界各地应用推广，目前，西方工业发达国家已有制造音乐喷泉成套装置的专业工厂、如美国的WALTZING，MIDAS．加拿大的PEM，意大利的NeonALPina．日本的KAWAMURA等公司。随着音乐喷泉市场的需求越来越大，国内关于音乐喷泉的研究与开发工作也蒸蒸日上。我国在80年代中期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。据不完全统计，2006年整个喷泉行业年总产值也早已达到几十亿元以上。同时我国行政主管和技术监督部门、学术团体和出版界等，也为推动喷泉技术的发展做了不少工作：1989年出版的《给水排水设计手册》，第一次将“水景设计”以专章列入设计手册；1989年出版、1990年开始施行的《建筑给水排水设计规范》，第一次将“喷泉设计”以专节列入国家设计规范；1990年出版了第一本专门著作《喷泉设计》；1991年在中国土木工程学会建筑给水排水委员会和中国标准化协会建筑给水排水委员会的大力推动下，成立了第一届“全国喷泉研讨会”，有关喷泉的专门设计规程和术语标准等也公开发布执行。音乐喷泉以其水柱绚丽多姿，水柱随着音乐而跳动，给人以视觉和听觉的双重享受。大型的音乐喷泉功能齐全，规模大，有很强的震撼力，适用于大型音乐广场，对软硬件要求高，投资大。随着人民生活水平的提高，对美化住宅小区以及别墅环境的要求越来越高，小型化音乐喷泉成为一个发展方向。大型音乐喷泉的科技含量高,设计和制造难度大。目前,我国的大型音乐喷泉技术已日趋成熟,但对小型音乐喷泉的研究较少，小型音乐喷泉存在着协调性能差等缺点。小型音乐喷泉系统适用于住宅小区和酒店厅堂等场所，一个好的音乐喷泉就是一邵阳学院毕业设计（论文）个精美的艺术品，可以美化环境、愉悦身心。而其控制系统是整个音乐喷泉的关键。对小型音乐喷泉控制系统的研究具有很大的经济效益和社会效益。为了使控制简单可靠，适应现代社会的市场需求，各种形式的喷泉层出不穷，并逐步转向小型和营业性较强的方向发展。其音乐喷泉的控制也变得灵活多样，如单片机、PLC、DSP等都在音乐喷泉中有所运用，当然也具有优缺点。本课题针对旅游景点内设计了观赏性的小型“音乐喷泉”。选用单片机作为此次音乐喷泉控制系统设计的控制核心，主要是为了实现单片机的放音，并控制多个电磁阀的开闭动作和水泵的动作，解决系统中信号的同步性问题。1.2音乐喷泉的现状和发展北京石景山古城公园的音乐喷泉，在悠扬动听的音乐声中，喷水可产生五六种变化，时而转动如银伞，时而飘忽如玉带，时而如金蛇狂舞，时而旋转飞溅喷出的花形有昙花、菊花、扶桑花、百合花和曼陀罗花，这是在80年代初期中国较早修建的一个音乐喷泉。南昌的秋水广场是由“落霞与孤雁齐飞，秋水共长天一色”的意境而得名，秋水广场就是以喷泉为主题，集旅游、观光、购物的大型休闲广场。他的音乐喷泉最吸引人注目，是国内最大的音乐喷泉群，泉水面积1.2万平方米，主喷高达128米，是南昌的一倩丽景观，人们可以一边欣赏音乐，一边观看滕王阁的美景。新加坡圣陶沙旅游区的音乐喷泉的设计与效果也是值得参考的，它布置在一个空旷而略有坡度的空间，面积很大，与圣陶沙车站前的长形喷水池共同组成为一个长达数百米的综合系列喷泉，音乐喷泉位于系列喷泉的顶端。舞台为一假山堆叠的西洋式半圆柱廊组成，共分3层。白天，假山瀑布及两侧的喷泉群与3层水池形成一处动静结合的较为文雅悠扬的水景园，入夜则有五光十色，优美动听的喷泉景观，整个舞台区域东西面阔近百米，南北深度约40m,成为目前亚洲最大的音乐喷泉之一。表现出壮阔、绚丽的水景之美。以上几处音乐喷泉从建筑形式、音乐曲调及水舞表演的角度展现了音乐喷泉的美丽姿态，但是