单片机的音乐喷泉设计制作
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ABSTRACT
Musical fountain with its unique charm and special features, become one of the preferred recreational construction projects. Refers to the shape of musical fountain fountain can change with the music to achieve different patterns and lighting effects. In this paper, AT89C51 microcontroller as the core, to complete a mini musical fountain control system design. The main content of the work is based on the strength of the music signal microcontroller to control the height of the fountain pump water column, specifically includes complete single-chip control circuit design, to change the water pump fountain water column height by program control, and produces lighting can affect the color and intensity of light changes in audio signal, *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
with the rhythm of the music fountain height styling changes.
Key Words: music fountain；SCM；audio signal
一、引言
（一）课题研究意义及目的
喷泉作为一种高雅的艺术水景，受到了广大人民群众的喜爱，不断出现在各种娱乐公共场所。音乐喷泉以其独特的造型及灯光色彩，营造了轻松愉快的氛围，吸引了众多人群，给人们闲暇的时候带来美的享受。
目前喷泉技术能够实现多姿多彩、无与伦比的视听效果。简易的音乐喷泉可以实现喷泉水柱高低变化和简易彩灯变化，复杂的可以实现多种花型和灯光变化，例如当音乐中播放到桃花朵朵开时，喷泉会喷出一朵朵从含苞欲放到完全开放的动态过程，那唯美的景象让人流连忘返。
（二）音乐喷泉设计方案选择
常见的音乐喷泉可以通过全数字集成电路或单片机控制技术可以实现对喷泉效果的控制。它们的特点如下：
方案一：基于全数字集成电路音乐喷泉控制器
此方案设计分设计为声音控制，程序控制。声音控制，程序控制可以使用开关。程序控制速度电位器来调节。当音调控制，音量控制输入的音乐灯光，音乐音量控制指示灯亮起的组数。由于对技术的要求较高，实施较困难。
方案二：基于单片机的音乐喷泉控制系统
以单片机为核心控制。使用微处理器控制的精度，简单灵活的实现乐曲控制喷泉，具有低成本，高性能，易操作等有点。
对比以上两个方案的优缺点，结合本课题的研究目标，拟采用单片机为核心控制器件，利用AD芯片，完成一款简易的声光音乐喷泉系统的设计和实物制作。
（三）主要研究内容
本次设计的主要工作和研究内容包括：
1.音乐喷泉的硬件电路设计，包括电路原理图，绘制详细电路图；
2.音乐喷泉的软件部分设计，包括程序流程图，编写源程序；
3.完成音乐实物的制作；
4.对系统的实物性能进行测试。
预期达到的设计目标：
1.依据音调变化实现八种颜色的变化；
2.依据音调变化实现3种水柱高低变化；
3.完成实物制作及功能测试。
二、硬件设计
（一）硬件设计原理框图
整个音乐喷泉控制系统拟采用模块化设计方案，如图2.1.1所示，主要由音乐输入、数模转换、单片机控制和输出控制系统组成。
图2.1.1 系统总体结构框图
由音乐输入将信号送入AD转换，然后送入单片机控制电路进行处理，分为彩灯控制和步进电机控制。
（二）音乐信号的采集
音乐信号的采集主要包括音频放大和 A/D 转换两个过程，下面进行分析。
1. 音频放大电路的设计
声源的振幅通常较弱，故需对声源信号进行放大后才能送入A/D 转换器。本文选择了LM386音频放大器芯片设计。 LM386具有低功耗，宽的工作电压范围，所需的外部元件，等等，被广泛用于电子设备的音频放大器电路的设计。
图2.2.1 LM386 封装形式及引脚定义
在LM386 的 1 脚和 8 脚间不使用其他元件，只有R 5?R 7则放大器增益是由内部电阻，是20（26 DB）的整数倍，这样的外部电路元件最少，但也最经济，LM386音频放大电路如图2.2.2所示。
图2.2.2 LM386 音频放大电路
2. AD转换电路
AC输入模拟电压，而不是直接到微控制器以进行处理。所以先全桥整流，滤波。使其成为一个DC信号，然后利用全桥整流，滤波，使其成为一个DC信号，然后采用ADC电路。其中，AD芯ADC08328为8位分辨率的A/ D转换芯片，高达256的最大分辨率可以适应普通模拟转换的要求。单独的芯片使能输入端，从而使更多的设备被连接，并且所述处理器控制变得更为方便。通过DI数据输入，就可以很容易地选择频道来实现功能。串行通信保存MCU的I / O资源。ADC0809各引脚功能：ADC0809采用双列直插式封装，共有28条引脚。
（1）IN0-IN7（8条）IN0-IN7用于输入模拟电压8个模拟电压输入线转换;
（2）当ALE线为高时，地址信号ADDA，ADDB和ADDC三个地址线可以被锁定，在其上的模拟电压选择IN0- IN7到比较解码控制8个模拟开关，ADDA，ADDB和ADDC为地址输入线之后A / D转换器。
（3）数字输出和控制线（11）的“START”至“起始脉冲”输入线，在由CPU发送的线上的正脉冲，该宽度应大于100ns的，清零特区的上升沿，ADC启动落下的工作。 EOC是转换输出线的末端，该线为高表明A / D转换完成后，数字锁定在“三态输出锁存器。” OE“输出允许”线。
（4）时钟脉冲序列和电源线中的另一个（5）CLOCK时钟输入线提供所需ADC0809逐次逼近。 +5 VCC电源输入线，GND为接地线。
VREF（+）和VREF（ - ）为梯形电阻网络的基准电压输入线提供的标准电压。 VREF（+）常常与VCC VREF（ - ）常接地或负电源电压。如图2.2.3所示：
ABSTRACT
Musical fountain with its unique charm and special features, become one of the preferred recreational construction projects. Refers to the shape of musical fountain fountain can change with the music to achieve different patterns and lighting effects. In this paper, AT89C51 microcontroller as the core, to complete a mini musical fountain control system design. The main content of the work is based on the strength of the music signal microcontroller to control the height of the fountain pump water column, specifically includes complete single-chip control circuit design, to change the water pump fountain water column height by program control, and produces lighting can affect the color and intensity of light changes in audio signal, *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
with the rhythm of the music fountain height styling changes.
Key Words: music fountain；SCM；audio signal
一、引言
（一）课题研究意义及目的
喷泉作为一种高雅的艺术水景，受到了广大人民群众的喜爱，不断出现在各种娱乐公共场所。音乐喷泉以其独特的造型及灯光色彩，营造了轻松愉快的氛围，吸引了众多人群，给人们闲暇的时候带来美的享受。
目前喷泉技术能够实现多姿多彩、无与伦比的视听效果。简易的音乐喷泉可以实现喷泉水柱高低变化和简易彩灯变化，复杂的可以实现多种花型和灯光变化，例如当音乐中播放到桃花朵朵开时，喷泉会喷出一朵朵从含苞欲放到完全开放的动态过程，那唯美的景象让人流连忘返。
（二）音乐喷泉设计方案选择
常见的音乐喷泉可以通过全数字集成电路或单片机控制技术可以实现对喷泉效果的控制。它们的特点如下：
方案一：基于全数字集成电路音乐喷泉控制器
此方案设计分设计为声音控制，程序控制。声音控制，程序控制可以使用开关。程序控制速度电位器来调节。当音调控制，音量控制输入的音乐灯光，音乐音量控制指示灯亮起的组数。由于对技术的要求较高，实施较困难。
方案二：基于单片机的音乐喷泉控制系统
以单片机为核心控制。使用微处理器控制的精度，简单灵活的实现乐曲控制喷泉，具有低成本，高性能，易操作等有点。
对比以上两个方案的优缺点，结合本课题的研究目标，拟采用单片机为核心控制器件，利用AD芯片，完成一款简易的声光音乐喷泉系统的设计和实物制作。
（三）主要研究内容
本次设计的主要工作和研究内容包括：
1.音乐喷泉的硬件电路设计，包括电路原理图，绘制详细电路图；
2.音乐喷泉的软件部分设计，包括程序流程图，编写源程序；
3.完成音乐实物的制作；
4.对系统的实物性能进行测试。
预期达到的设计目标：
1.依据音调变化实现八种颜色的变化；
2.依据音调变化实现3种水柱高低变化；
3.完成实物制作及功能测试。
二、硬件设计
（一）硬件设计原理框图
整个音乐喷泉控制系统拟采用模块化设计方案，如图2.1.1所示，主要由音乐输入、数模转换、单片机控制和输出控制系统组成。
图2.1.1 系统总体结构框图
由音乐输入将信号送入AD转换，然后送入单片机控制电路进行处理，分为彩灯控制和步进电机控制。
（二）音乐信号的采集
音乐信号的采集主要包括音频放大和 A/D 转换两个过程，下面进行分析。
1. 音频放大电路的设计
声源的振幅通常较弱，故需对声源信号进行放大后才能送入A/D 转换器。本文选择了LM386音频放大器芯片设计。 LM386具有低功耗，宽的工作电压范围，所需的外部元件，等等，被广泛用于电子设备的音频放大器电路的设计。
图2.2.1 LM386 封装形式及引脚定义
在LM386 的 1 脚和 8 脚间不使用其他元件，只有R 5?R 7则放大器增益是由内部电阻，是20（26 DB）的整数倍，这样的外部电路元件最少，但也最经济，LM386音频放大电路如图2.2.2所示。
图2.2.2 LM386 音频放大电路
2. AD转换电路
AC输入模拟电压，而不是直接到微控制器以进行处理。所以先全桥整流，滤波。使其成为一个DC信号，然后利用全桥整流，滤波，使其成为一个DC信号，然后采用ADC电路。其中，AD芯ADC08328为8位分辨率的A/ D转换芯片，高达256的最大分辨率可以适应普通模拟转换的要求。单独的芯片使能输入端，从而使更多的设备被连接，并且所述处理器控制变得更为方便。通过DI数据输入，就可以很容易地选择频道来实现功能。串行通信保存MCU的I / O资源。ADC0809各引脚功能：ADC0809采用双列直插式封装，共有28条引脚。
（1）IN0-IN7（8条）IN0-IN7用于输入模拟电压8个模拟电压输入线转换;
（2）当ALE线为高时，地址信号ADDA，ADDB和ADDC三个地址线可以被锁定，在其上的模拟电压选择IN0- IN7到比较解码控制8个模拟开关，ADDA，ADDB和ADDC为地址输入线之后A / D转换器。
（3）数字输出和控制线（11）的“START”至“起始脉冲”输入线，在由CPU发送的线上的正脉冲，该宽度应大于100ns的，清零特区的上升沿，ADC启动落下的工作。 EOC是转换输出线的末端，该线为高表明A / D转换完成后，数字锁定在“三态输出锁存器。” OE“输出允许”线。
（4）时钟脉冲序列和电源线中的另一个（5）CLOCK时钟输入线提供所需ADC0809逐次逼近。 +5 VCC电源输入线，GND为接地线。
VREF（+）和VREF（ - ）为梯形电阻网络的基准电压输入线提供的标准电压。 VREF（+）常常与VCC VREF（ - ）常接地或负电源电压。如图2.2.3所示：
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