單片機(jī)控制系統(tǒng)下的音樂(lè)噴泉設(shè)計(jì)研究論文

　　摘要：伴隨現(xiàn)在我國(guó)城市環(huán)境建設(shè)和發(fā)展， 音樂(lè)噴泉作為一種高雅性的藝術(shù)景觀被廣泛的使用在各大廣場(chǎng)和小區(qū)中， 因此設(shè)計(jì)一種新型音樂(lè)噴泉具有很重要的意義。本文設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易音樂(lè)噴泉， 通過(guò)ADC0832將音頻信息采集， 通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換， 然后傳送給單片機(jī)處理后， 根據(jù)不同的樂(lè)譜讓LED燈顯示和水泵噴泉， 同時(shí)通過(guò)LM386功率放大器讓揚(yáng)聲器來(lái)播放音頻信息。本音樂(lè)噴泉設(shè)計(jì)融入現(xiàn)代科技與藝術(shù)。音樂(lè)噴泉是由噴水圖案、彩燈和音樂(lè)旋律組成的有機(jī)整體。它令視聽(tīng)觀眾有極大的樂(lè)趣。

　　關(guān)鍵詞：音樂(lè)噴泉； ADC0832模塊； LM386功率放大器；

　　音樂(lè)噴泉從建筑情況出發(fā)， 展現(xiàn)瑰麗的美感特征。并以水上音樂(lè)曲調(diào)的角度來(lái)表現(xiàn)音樂(lè)噴泉的優(yōu)美姿態(tài)， 但是這些大型音樂(lè)噴泉， 控制系統(tǒng)采用PLC可編程邏輯控制， 成本高， 一般定量設(shè)計(jì)特別。國(guó)內(nèi)外音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還處于成長(zhǎng)階段， 也有專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)廠家， 提供設(shè)計(jì)、噴泉設(shè)備和安裝服務(wù)。目前， 在中國(guó)的音樂(lè)噴泉是向智能化方向發(fā)展， 分權(quán)化、綜合化、多樣化。因此， 對(duì)音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。本文就是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的一種音樂(lè)噴泉。

　　1、設(shè)計(jì)思想

　　基于單片機(jī)的音樂(lè)噴泉主要是由六部分組成：主要由STC89C52單片機(jī)電路作為主控制電路；ADC0832采集電路主要是把音頻信號(hào)采集后傳輸給單片機(jī)進(jìn)行處理 （采集接口主要是通過(guò)一個(gè)3.5的音頻線與外部播放設(shè)備相連接） ;水泵控制電路、LM386功率放大器電路、LED燈顯示電路主要用來(lái)顯示音樂(lè)噴泉的效果；5V電源電路 （主要通過(guò)一個(gè)USB數(shù)據(jù)線和外部電源相連） 主要給系統(tǒng)供電。

　　2、硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 音頻采集模塊

　　ADC0832是一個(gè)8位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換芯片， 具有高達(dá)256的水平最大分辨率， 可適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。內(nèi)部電源的輸入和參考電壓的重復(fù)使用， 使芯片的模擬電壓在0~5V之間， 芯片的轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μs, 數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)， 減少數(shù)據(jù)誤差， 轉(zhuǎn)換速度快， 穩(wěn)定性強(qiáng)。獨(dú)立的芯片可以輸入， 使得多個(gè)設(shè)備的連接和處理器控制更加方便。通過(guò)DI數(shù)據(jù)輸入， 可以方便地實(shí)現(xiàn)信道功能的選擇。在本設(shè)計(jì)中， ADC0832采用一個(gè)3管腳的輸入通道CH0采集從LM386上得到的模擬信號(hào)， 將數(shù)字信號(hào)通過(guò)5、6管腳傳輸給單片機(jī)處理， 的作用是將輸出的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的粉塵傳感器。然后將信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理， 管腳7為與單片機(jī)相連接的時(shí)鐘輸入， 管腳1為與單片機(jī)相互連接， 為低電平時(shí)開(kāi)始工作。

　　2.2 放大模塊

　　揚(yáng)聲器放大器電路LM386芯片選擇放大， LM386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器， 是一種集成的音頻功率放大器， 低功耗功率放大器， 更新鏈增益可調(diào)、電源電壓范圍、外圍元件少、體積小的總諧波失真， 廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)。輸入端為位置基準(zhǔn)， 輸出端自動(dòng)偏置至電源電壓的一半。LM386的包裝是塑料制成的密封鉛8雙線和斑塊類(lèi)型。

　　2.3 狀態(tài)輸出模塊

　　狀態(tài)輸出模塊主要包括發(fā)光二極管和水泵。LED燈也稱(chēng)為發(fā)光二極管， 它具體單向?qū)щ娦裕?把電能轉(zhuǎn)化成光能。其具體電路原理圖如下圖10所示。在電路中， 電阻的作用是限流， 保護(hù)LED燈。只要單片機(jī)的控制引腳拉低， 則LED燈亮， 否則， LED燈不亮。

　　水泵是一種輸送液體或增壓液體的機(jī)器。在這個(gè)系統(tǒng)中， 5V泵是用來(lái)噴水的， 因?yàn)楸檬且环N大功率的裝置。單片機(jī)無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)， 故選擇三極管9012來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵的控制。當(dāng)單片機(jī)引腳是低電位水泵正常工作。否則， 水泵不工作。極性電容EC4作用是濾波， 讓水泵更穩(wěn)定的工作。

　　3、軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要采用Keil軟件編寫(xiě)和調(diào)試程序。程序語(yǔ)言是用一種更可讀、更可移植的C語(yǔ)言編寫(xiě)的。先初始化與定義各I/O口的功能， 然后判斷是否有音頻采集， 如果有音頻采集則進(jìn)行音頻采集同時(shí)進(jìn)行模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送給單片機(jī)， 單片機(jī)把數(shù)字信號(hào)依次傳給LED燈和水泵， 系統(tǒng)運(yùn)行流程圖如下圖所示。

　　4、總結(jié)

　　基于單片機(jī)的音樂(lè)噴泉設(shè)計(jì)從系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)， 元件的選擇， 硬件電路設(shè)計(jì)， 軟件的設(shè)計(jì)， 到最后的系統(tǒng)仿真和軟硬件調(diào)試， 最終達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。實(shí)現(xiàn)了以單片機(jī)STC89C52作為系統(tǒng)控制芯片， 通過(guò)ADC0832模塊采集到音頻信息進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換， 最后通過(guò)LED燈和水泵以及揚(yáng)聲器輸出最后的效果。

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