音乐喷泉课题报告

1课程设计报告设计题目:音乐喷泉院系:物理与机电工程学院专业:10电信（2）班日期：2摘要音乐喷泉是近几年来出现的一种园林建筑与音乐欣赏相结合的产物。随着计算机软件硬件技术的飞速发展，新型喷泉与计算机的交互应用越来越广泛，音控喷泉也越来越复杂，越来越精密，使得越来越多的控制部分需要计算机来完成。因此，计算机控制音控喷泉成为必然趋势。但喷泉工程还存在一些技术难题，主要表现为明显的水声滞后效应。本文采用PWM变频调速、预处理、预测补偿控制和基于数据库的软件信号提前控制方法，提出了一种新的先进的音乐喷泉设计方案和控制途径，并与传统设计方案进行了分析比较，用面向对象的编程方法完成了对当今较为流行的MP3音频格式的解码，同时实时提取了音频信号。仿真分析证明该设计方案改善了传统控制方法的水声滞后效应，改善了喷泉系统的控制品质，从而真正达到了实时控制的要求.为了同时加强实际动手能力及创新能力的培养，巩固学到的理论知识所开拓的视野，弥补课堂不足的目的，同时在实习过程中熟悉单片机的使用或者制作流程，为这次进行毕业设计搜集了所需的资料，增强了这次作业的责任心和对作业的严谨要求的态度。设计的内容主要是用单片机制作一个声控喷泉，对象为直流机控制的一个水泵。应能进行喷泉的喷水高度进行动态的设定，或按音量高低进行同步的变化。能更早的适应于社会。开发我们的创新能力。3引言单片机作为微型计算机的一个重要分支，其应用范围很广，发展也很快，它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术，应用范围十分广泛。对于计算机专业的学生来说，即使暂时没有从事单片机的应用与开发，学习单片机也有很重要的意义。学习它，不仅为将来可能从事该方面的开发打下基础，另一方面，由于单片机作为微型计算机的一个种类，麻雀虽小，五脏俱全，可以把它当作微型计算机的一个简化模型来看待，学习单片机可以加深对微型计算机工作原理的理解，更加清楚计算机的脉络。同时，提供了一个实际应用手段。音乐喷泉是利用播放或现场演奏或按照预先编辑的程序变换喷水造型和灯光色彩强弱变化的喷泉。音乐喷泉控制系统可以使喷水造型变化和灯光的变化随音乐的节奏、旋律的起伏变化而变化，美妙动人；编辑程序是利用单片机进行的，一般可以随时修改，也可储存多种程序，随意调用。音乐喷泉到了编码阶段必然涉及到音乐要素的数据格式，MIDI（音乐设备数字接口）提取音乐要素、音乐模式识别、音乐情感信息库建立、3D动画显示音乐喷泉等，而这些都要与音乐喷泉要素数据打交道。因此对各部分所需要的数据格式、这些数据不同形式的表示的相似性和差异性的研究就变得十分迫切4目录摘要---------------------------------------------------------------------------1引言--------------------------------------------------3第一章单片机的介绍1.1STC12C5A60S2系列单片机简介---------------------------------错误!未定义书签。1.2STC12C5A60S2系列管脚简介---------------------8第二章喷泉技术发展2.1喷泉技术发展----------------------------------------------------9第三章.课题简介3.1课题简介----------------------------------------103.2研究的问题-----------------------------------------------------------------------------103.3研究的意义---------------------------------------------------------10第四章课题的设计4.1原理图---------------------------------------------------------------114.2实物图----------------------------------------------------------------134.3流程图----------------------------------------------------------------13第五章课题的程序5.1主程序---------------------------------------------------------------145.2片内延时子函数-------------------------------------------------185.3片内A/D函数及A/D转化--------------------------------------18结论及观点----------------------------------------------------------------------20参考文献------------------------------------------------------------------------------------错误!未定义书签。05第一章单片机的介绍1.1STC12C5A60S2系列单片机简介STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超�抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S，即25��/�),�对电机控制，�干扰场合。1.增�型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统80512.工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V-3.5V（5V单片机）STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V-2.2V（3V单片机）3.工作频率范围：0～35MHz，相当于普通8051的0～420MHz4.用户应用程序空间8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K字节......5.片上集成1280字节RAM6.通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，�推挽/�上拉，仅为输入/高阻，6开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数�即可完成一片8.有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM)9.看门狗10.内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）11.外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器5V单片机为1.33V，误差为±5%,3.3V单片机为1.31V，误差为±3%12.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为±5%到±10%以内)用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz～17MHz3.3V单片机为：8MHz～12MHz精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准13.共4个16位定时器两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器,再�上2路PCA模块可再实现2个16位定时器14.3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟,独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟15.外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模7块，PowerDown模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4,T1/P3.5,RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2),CCP1/P1.4(也可通过寄存器设置到P4.3)STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超�抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S，即25��/�),�1.2STC12C5A60S2系列管�说明管脚管脚编号说明LQFP44LQFP48PDIP40PLCC44QFN40P0.0~P0.737-3040~3339-3243~3634~27P0:P0口既可作为输入/输出口，也可作为地址/数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，内部有弱上拉电阻，无需外接上拉电阻。当P0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线[A0~A7]，数据线的[D0~D7]。P1.0/ADC0/CLKOUT240431236P1.0标准I/O口PORT1[0]ADC0ADC输入通道-0CLKOUT2独立波特率发生器的时钟输出可通过设置WAKE_CLKO[2]位/BRT-CLKO将该管脚配置为CLKOUT2P1.1/ADC141442337P1.1标准I/O口PORT1[1]ADC1ADC输入通道-1P1.2/ADC2/ECI/RxD242453438P1.2标准I/O口PORT1[2]ADC2ADC输入通道-2ECIPCA计数器的外部脉冲输入脚RxD2第二串口数据接收端P1.3/ADC3/CCP0/TxD243464539P1.3标准I/O口PORT1[3]ADC3ADC输入通道-3CCP0外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出TxD2第二串口数据发送端P1.4/ADC4/CCP1/SS44475640P1.4标准I/O口PORT1[4]ADC4ADC输入通道-4CCP1外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用）、高速脉冲输出及脉宽调制输出SSSPI同步串行接口的从机选择信号P1.5/ADC5/MOSI12671P1.5标准I/O口PORT1[5]8ADC5ADC输入通道-5MOSISPI同步串行接口的主出从入(主器件的输出和从器件的输入)P1.6/ADC6/MISO23782P1.6标准I/O口PORT1[6]ADC5ADC输入通道-6MISOSPI同步串行接口的主入从出(主器件的输入和从器件的输出)P1.7/ADC7/SCLK34893P1.7标准I/O口PORT1[7]ADC7ADC输入通道-7SCLKSPI同步串行接口的时钟信号管脚管脚编号说明LQFP44LQFP48PDIP40PLCC44QFN40P2.0~P2.718-2519-2321-2824~3116~23Port2:P2口内部有上拉电阻，既可作为输入/输出口，也可作为高8位地址总线使用(A8~A15)。当P2口作为输入/输出口时，P2是一个8位准双向口。26-28P3.0/RxD5610115P3.0标准I/O口PORT3[0]RxD串口1数据接收端P3.1/TxD7811136P3.1标准I/O口PORT3[1]TxD串口1数据发送端P3.2/INT08912147P3.2标准I/O口PORT3[2]INT0外部中断0,下降沿中断或低电平中断P3.3/INT191013158P3.3标准I/O口PORT3[3]INT1外部中断1,下降沿中断或低电平中断P3.4/T0/INT/CLKOUT0101114169P3.4标准I/O口PORT3[4]T0定时器/计数器0的外部输入INT定时器0下降