单片机的音乐喷泉设计
【】喷泉是这几年出现的一种建筑和景观结合的一种产物。然而跟随着单片机在国内的迅速发展，以及人们生活水平的提高，人们已经不再满足原来的形式，对喷泉提出了更多的要求。那就意味着喷泉的复杂程度也会变高，控制难度也随之提升。所以越来越多的控制部分都需要单片机来实现。课题根据设计书的要求，设计出了喷泉的硬件和控制系统。利用了51系列单片机作为喷泉的控制系统。分析了喷泉的控制系统的总体功能，并且阐明了单片机的工作原理。提出了喷泉硬件的各个构成模块及具体的硬件模块的计划方案，并编写了程序的控制方式和设计。本计划改良了喷泉系统的控制程度，而且真正地实现了实时控制。
目录
一、引言 5
二、总体设计 5
1、 单片机 6
1.1单片机名称的由来 6
1.2单片机的技术发展历史 7
1 .3单片机的发展方向 7
1.4单片机的种类 8
1.5单片机的选择 8
3、输入电路 9
4、电机的方案设计 10
4.1变频器型号 10
4.2变频器输入、输出端所用接触器等开关器件 12
4.3电气元件及系统构成 12
4.4端子起停控制 13
4.5F4组输入端子 14
4.6设置变频器参数 16
三、控制系统软件设计 17
四、喷泉模型 18
音乐程序 19
结束语 19
致谢 19
参考文献 20
附件1 21
一、引言
随着社会的发展，越来越多的喷泉以不同的形式出现在人们的面前。喷泉越来越多样化和复杂化，在国内外的音乐喷泉控制系统的设计已到达了非常成熟的程度，并且有专门的出产设计和计划厂家设计方案来装备和安置喷泉。目前，国内音乐喷泉变得智能化、分散化、一体化和多元化。因此，单片机由于其低廉的价格，超高的性价比，被广泛的运用在喷泉领域。随着喷泉越来越普及化，许多地方都出现了喷泉这样的建筑。像广场、小区、公司等。喷泉可以认为人造小气候，在酷热的夏日能够起到降温和湿润空气的作用；也可以为水体充填养分，使水更为纯净，没有异味
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
喷泉的灵活特征是衡量一个喷泉好坏的关键，然而这与单片机的控制系统有着至关重要的作用，喷泉的设计可以非常的人性化，花样十分丰富，晚上的灯光会给人一种非常不错的视觉性享受。
单片机诞生在20世纪70年代末，总共经过了SCM、MCU、SOC三大发展阶段。单片机作为微型计算机的种类之一，利用范围十分广泛，而且发展非常迅猛。自从单片机出现至今，已发展出了上百种系列的近千个种类。随着这一趋势，单片机也飞速的发展着，更加进一步的CMOS化，性能与性价比也越来越高。
由于单片机在更多的范围被广泛的利用，更多的单片机被开发出来。一开始单片机被开发出来的时候位数很低，只有4位和8位，然而却因为其简单可靠性获得了很大的好评。随着现在科技水平的不断发展，逐渐出现了16位的单片机，但是由于16位单片机成本不低性能也不太高，因此没有被广泛的使用。随着90年代电子科技领域迎来了大发展，于是单片机乘这个浪潮，也迎来了巨大提升。
随着半导体集成技术的不断提高，单片机的集成度也变得更高、体积变得更小、功能也更加全面。因此，对于喷泉的单片机控制系统的设计，能够更好的推动喷泉这一行业的发展，扩大单片机在自动化领域的应用，具有一定的经济和理论的研究价值。
二、总体设计
总体设计就如图21所示，本设计的核心就是单片机，我们利用单片机来控制电机，再由电机控制喷嘴，最后表现出我们想要的形式。而且灯光也是需要单片机控制。单片机可以把水柱与灯光相结合起来，从而使灯光色彩和喷泉水姿有节奏的变化。。
图21 总体设计框架
单片机
（一）、单片机名称的由来
从冯诺依曼体系提出，计算机体系就保持到现在。运算器、存储器、输入与输出设备以及控制器就一直都是计算机硬件系统组成的元件。在各个计算机中，每一个系统元件都被划分成很多单独的芯片，在用电路把那些芯片连接起来，组成一台完整的计算机。但是单片机却不一样，单片机是将拿下元件全部集成到一起，形成一块集成电路。这样集成的芯片就具有完整系统。我们把拥有这种特殊的芯片以Single Chip Microcomputer来称呼，中文称之为“单片机”。
随着科技的不断发展，单片机的性能越来越全面，覆盖范围越广。单片机这个名词已经不能完全概括它的特点了。所以，国际改用MCU (Micro Controller Unit)来称呼单片机。但是国内因为长期沿用“单片机”这个名词，所以国内并没有受国外改名影响，至今依旧试用单片机来称呼这类计算机。
（二）、单片机的技术发展历史
单片机的发展可分为以下4个阶段。
1、一代: 单片机探索阶段。
2 、二代: 单片机完善阶段。表现在:
对目标控制能力强，而且具有专用的CPU，满足嵌入功能。
（2）寻址范围为16 位或8位。
（3）具有完整的总线结构，有8 位数据线，16 位地址线及多功能异步串行口(UART)
（4）寄存器(SFR) 具有集中管理能力。
（5）有足够多的地址位，满足单片机的操作。
（6）指令系统突出控制功能。
3、三代: 微控制器成型阶段。
在这个阶段有许多完整成型的单片机系列：以8051系列单片机举例，就有8031、8032、8051、8052等系列的单片机。
4、四代:随处可见的微控制器。例如:
（1）电气产品、半导体材料的运用。
（2）低端电子产品的运用。 (小型玩具，小型家用产品。)
（3）发展专用型单片机。
（4）提升单片机的性能和质量。
（三）、单片机的发展方向
未来单片机技术的发展趋势可归结为以下10 个方面。
(1) 主流型机发展趋势。8 位单片机是现在的主流，少量32 位机也仍在被使用，16位机使用率越来越少，可能最终被淘汰。
(2) 全盘CMOS 化趋势。CMOS化是在HCMOS是基础上，使HCMOS的低功耗管理技术和CMOS低功耗结合起来，
(3) 发展起来的RISC 结构体系在最早期是CISC的指令十分复杂繁琐。而且早期的CISC指令代码的周期数并不是统一的，所以无法用流水线生产，生产效率低下。然而采用RSIC 体系结构能够精简指令系统，RISC体系结构大部分都是单周期指令。精简过后的指令系统，才能得以实现流水线生产，大大提高生产效率。
目录
一、引言 5
二、总体设计 5
1、 单片机 6
1.1单片机名称的由来 6
1.2单片机的技术发展历史 7
1 .3单片机的发展方向 7
1.4单片机的种类 8
1.5单片机的选择 8
3、输入电路 9
4、电机的方案设计 10
4.1变频器型号 10
4.2变频器输入、输出端所用接触器等开关器件 12
4.3电气元件及系统构成 12
4.4端子起停控制 13
4.5F4组输入端子 14
4.6设置变频器参数 16
三、控制系统软件设计 17
四、喷泉模型 18
音乐程序 19
结束语 19
致谢 19
参考文献 20
附件1 21
一、引言
随着社会的发展，越来越多的喷泉以不同的形式出现在人们的面前。喷泉越来越多样化和复杂化，在国内外的音乐喷泉控制系统的设计已到达了非常成熟的程度，并且有专门的出产设计和计划厂家设计方案来装备和安置喷泉。目前，国内音乐喷泉变得智能化、分散化、一体化和多元化。因此，单片机由于其低廉的价格，超高的性价比，被广泛的运用在喷泉领域。随着喷泉越来越普及化，许多地方都出现了喷泉这样的建筑。像广场、小区、公司等。喷泉可以认为人造小气候，在酷热的夏日能够起到降温和湿润空气的作用；也可以为水体充填养分，使水更为纯净，没有异味
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
喷泉的灵活特征是衡量一个喷泉好坏的关键，然而这与单片机的控制系统有着至关重要的作用，喷泉的设计可以非常的人性化，花样十分丰富，晚上的灯光会给人一种非常不错的视觉性享受。
单片机诞生在20世纪70年代末，总共经过了SCM、MCU、SOC三大发展阶段。单片机作为微型计算机的种类之一，利用范围十分广泛，而且发展非常迅猛。自从单片机出现至今，已发展出了上百种系列的近千个种类。随着这一趋势，单片机也飞速的发展着，更加进一步的CMOS化，性能与性价比也越来越高。
由于单片机在更多的范围被广泛的利用，更多的单片机被开发出来。一开始单片机被开发出来的时候位数很低，只有4位和8位，然而却因为其简单可靠性获得了很大的好评。随着现在科技水平的不断发展，逐渐出现了16位的单片机，但是由于16位单片机成本不低性能也不太高，因此没有被广泛的使用。随着90年代电子科技领域迎来了大发展，于是单片机乘这个浪潮，也迎来了巨大提升。
随着半导体集成技术的不断提高，单片机的集成度也变得更高、体积变得更小、功能也更加全面。因此，对于喷泉的单片机控制系统的设计，能够更好的推动喷泉这一行业的发展，扩大单片机在自动化领域的应用，具有一定的经济和理论的研究价值。
二、总体设计
总体设计就如图21所示，本设计的核心就是单片机，我们利用单片机来控制电机，再由电机控制喷嘴，最后表现出我们想要的形式。而且灯光也是需要单片机控制。单片机可以把水柱与灯光相结合起来，从而使灯光色彩和喷泉水姿有节奏的变化。。
图21 总体设计框架
单片机
（一）、单片机名称的由来
从冯诺依曼体系提出，计算机体系就保持到现在。运算器、存储器、输入与输出设备以及控制器就一直都是计算机硬件系统组成的元件。在各个计算机中，每一个系统元件都被划分成很多单独的芯片，在用电路把那些芯片连接起来，组成一台完整的计算机。但是单片机却不一样，单片机是将拿下元件全部集成到一起，形成一块集成电路。这样集成的芯片就具有完整系统。我们把拥有这种特殊的芯片以Single Chip Microcomputer来称呼，中文称之为“单片机”。
随着科技的不断发展，单片机的性能越来越全面，覆盖范围越广。单片机这个名词已经不能完全概括它的特点了。所以，国际改用MCU (Micro Controller Unit)来称呼单片机。但是国内因为长期沿用“单片机”这个名词，所以国内并没有受国外改名影响，至今依旧试用单片机来称呼这类计算机。
（二）、单片机的技术发展历史
单片机的发展可分为以下4个阶段。
1、一代: 单片机探索阶段。
2 、二代: 单片机完善阶段。表现在:
对目标控制能力强，而且具有专用的CPU，满足嵌入功能。
（2）寻址范围为16 位或8位。
（3）具有完整的总线结构，有8 位数据线，16 位地址线及多功能异步串行口(UART)
（4）寄存器(SFR) 具有集中管理能力。
（5）有足够多的地址位，满足单片机的操作。
（6）指令系统突出控制功能。
3、三代: 微控制器成型阶段。
在这个阶段有许多完整成型的单片机系列：以8051系列单片机举例，就有8031、8032、8051、8052等系列的单片机。
4、四代:随处可见的微控制器。例如:
（1）电气产品、半导体材料的运用。
（2）低端电子产品的运用。 (小型玩具，小型家用产品。)
（3）发展专用型单片机。
（4）提升单片机的性能和质量。
（三）、单片机的发展方向
未来单片机技术的发展趋势可归结为以下10 个方面。
(1) 主流型机发展趋势。8 位单片机是现在的主流，少量32 位机也仍在被使用，16位机使用率越来越少，可能最终被淘汰。
(2) 全盘CMOS 化趋势。CMOS化是在HCMOS是基础上，使HCMOS的低功耗管理技术和CMOS低功耗结合起来，
(3) 发展起来的RISC 结构体系在最早期是CISC的指令十分复杂繁琐。而且早期的CISC指令代码的周期数并不是统一的，所以无法用流水线生产，生产效率低下。然而采用RSIC 体系结构能够精简指令系统，RISC体系结构大部分都是单周期指令。精简过后的指令系统，才能得以实现流水线生产，大大提高生产效率。
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