畢業(yè)設(shè)計(jì)---音樂噴泉設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　音樂噴泉設(shè)計(jì)</b></p><p>　　</p><p><b>　　2012年4月</b></p><p><b>　　緒論</b><

2、;/p><p>　　隨著人們生活水平的提高和建立綠色城市的向往，音樂噴泉以其獨(dú)特的魅力和特殊的功能，愈來愈成為休閑娛樂產(chǎn)業(yè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)品,音樂噴泉的興建也越來越多。根據(jù)目前音樂噴泉的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了一個(gè)以AT89S51單片機(jī)為核心的小型音樂噴泉控制系統(tǒng)。給出了一個(gè)簡(jiǎn)潔的單片機(jī)控制電路，分析了輸出地址，描述了不同類型的輸出電路和輸入電路；介紹了從特定構(gòu)造的噴池中獲得決定噴池動(dòng)作的噴池?cái)?shù)據(jù)的原理；給出了主程序框圖。采用

3、程序控制或人工按鍵控制電磁閥來控制花型。音頻信號(hào)還影響燈光色彩和燈光光線明暗的變化。從而使燈光色彩、燈光的閃爍和噴泉水姿隨音樂節(jié)奏而變化。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　音樂噴泉；單片機(jī)；單片機(jī)控制 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p&

4、gt;　　With the improvement of people's living standard and yearn for building green city, music fountain is more and more popular for its unique charm and special function large numbers of music fountain is increasing

5、ly built.</p><p>　　According to the present situation of music fountain now, control system of mini type music Fountain based on AT89C51 SCM was introduced．A succinct SCM control circuit was pre—to obtain da

6、ta from a specific fountain pool .Was elaborated，which will affect actions of the p001．Finally, the structure drawing of main program were put forward. The flower shapes are controlled by program controlling or man-made

7、keystroke controlling electromagnetic valves. The color、the light and shade of ray are chang</p><p><b>　　Key Words</b></p><p>　　music fountain；SCM；SCM control；data of fountain pool；w

8、atchdog program</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 項(xiàng)目研究的意義1</p><p>　　1.2 音樂噴泉的發(fā)展趨勢(shì)....................................

9、............1</p><p>　　1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容.................................................2</p><p>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路3</p><p>　　2.2 方案論證與比較3</p>&l

10、t;p>　　2.2.1 設(shè)計(jì)方案論證與選擇3</p><p>　　2.2.2 頻率合成器的設(shè)計(jì)方案論證與選擇4</p><p>　　2.2.3 控制模塊的設(shè)計(jì)方案論證與選擇5</p><p>　　2.2.4 顯示方式選擇5</p><p>　　2.3 系統(tǒng)組成5</p><p>　　3 系統(tǒng)

11、組成設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 鎖相環(huán)電路的設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1.1 鎖相環(huán)芯片MC1451528</p><p>　　3.1.2 壓控振蕩器芯片MC164811</p><p>　　3.1.3 前置分頻器MC1202214</p><p>　　3.1.4 環(huán)路濾波器15&l

12、t;/p><p>　　3.2 晶振電路16</p><p>　　3.2.1 晶振電路的設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.2.2 石英晶體振蕩電路17</p><p>　　3.2.3 濾波器的設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.3 混頻放大電路22</p><p>　　3.3.1

13、混頻器系統(tǒng)主要功能及實(shí)現(xiàn)方法22</p><p>　　3.3.2 低通濾波器的設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.3.3 功率放大電路24</p><p>　　3.4 單片機(jī)小系統(tǒng)設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.4.1 AT89S52單片機(jī)24</p><p>　　3.4.2 鍵盤模塊28<

14、/p><p>　　3.4.3 寫控制字模塊29</p><p>　　3.4.4 液晶顯示模塊30</p><p>　　4 軟件設(shè)計(jì)32</p><p>　　5 系統(tǒng)抗干擾設(shè)置34</p><p>　　6 PCB制作35</p><p>　　6.1在高頻布板中應(yīng)該特別注意以下幾點(diǎn)：

15、35</p><p>　　6.2 高頻PCB布線中應(yīng)該遵循的規(guī)則：35</p><p>　　6.3 高頻布線中的電氣原則有以下幾點(diǎn)：35</p><p>　　7 系統(tǒng)安裝調(diào)試37</p><p>　　7.1 系統(tǒng)安裝37</p><p>　　7.2 系統(tǒng)調(diào)試37</p><p&

16、gt;　　8 系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試38</p><p>　　8.1 測(cè)試振蕩器輸出波形及二次諧波38</p><p>　　8.1.1 輸出波形及峰峰值測(cè)試38</p><p>　　8.1.2 輸出波形二次諧波測(cè)試38</p><p>　　8.2 測(cè)試頻率范圍和步進(jìn)38</p><p>　　8.2.1 系統(tǒng)

17、頻率范圍測(cè)試38</p><p>　　8.2.2 系統(tǒng)步進(jìn)測(cè)試38</p><p>　　8.3 信號(hào)輸出頻率穩(wěn)定度測(cè)試39</p><p>　　8.4 測(cè)試結(jié)果分析39</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p><b>　　致 謝42</

18、b></p><p>　　附 錄1 液晶驅(qū)動(dòng)程序43</p><p>　　附錄2 鍵盤掃描程序48</p><p>　　附錄3 輸入頻率和送控制字程序52</p><p>　　附錄4 總體電路圖54</p><p><b>　　音樂噴泉設(shè)計(jì)</b></p>&

19、lt;p><b>　　1.緒 論</b></p><p>　　隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)環(huán)境的要求越來越高,城市環(huán)境建設(shè)日益為人們所重視。噴泉作為一種觀賞性較高的藝術(shù)水景,不斷的出現(xiàn)在城市的廣場(chǎng)、公園及其它公共場(chǎng)所，早些的噴泉都是固定不可調(diào)的，顯得有些單調(diào)，隨著科技的發(fā)展音樂噴泉也進(jìn)入了我們的城市。音樂噴泉是現(xiàn)代科技與藝術(shù)的綜合，音樂噴泉將噴水圖形、彩色燈光及音樂旋律構(gòu)成一個(gè)有機(jī)

20、的整體，隨著樂曲旋律和節(jié)奏的變化，各種不同的噴水花形相應(yīng)的配合變換，在五彩絢麗的變幻燈光照耀下，構(gòu)成一幅幅奇妙無比的景觀、令人賞心悅目，嘆為觀止，在視聽上獲得極大的享受。音樂噴泉的起源于1930年，德國(guó)人首先帶出噴泉的概念，此后經(jīng)過多年的發(fā)展，其音樂噴泉的設(shè)計(jì)及構(gòu)造已變得更大型及復(fù)雜。隨著我國(guó)改革開放政策的不斷實(shí)施，80年代中，我國(guó)也相繼引進(jìn)和自行設(shè)計(jì)建造了多座音樂噴泉，為美化環(huán)境，活躍人民的文化生活起了良好的作用。通過學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外先

21、進(jìn)技術(shù)，加上自行研究和開發(fā)，噴泉的面貌不斷更新，各種新水型層出不窮，音樂噴泉還可以同水幕電影、激光表演和舞臺(tái)表演相結(jié)合，產(chǎn)生令人難忘的藝術(shù)效果。我國(guó)現(xiàn)有上百家噴泉水景設(shè)備制造廠，經(jīng)過市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、優(yōu)勝劣汰，我國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了幾家綜合實(shí)力較強(qiáng)的大</p><p>　　本次設(shè)計(jì)內(nèi)容有：首先進(jìn)行音樂噴泉產(chǎn)品的市場(chǎng)分析并制定總體方案及其系統(tǒng)規(guī)范，其次進(jìn)行音樂噴泉硬件模塊化設(shè)計(jì)，再次進(jìn)行音樂噴泉軟件模塊化設(shè)計(jì)，最后是組裝調(diào)試，并進(jìn)

22、行總結(jié)。</p><p>　　·1.1 項(xiàng)目研究的意義</p><p>　　噴泉 對(duì)于城市環(huán)境有多種價(jià)值，不僅能滋潤(rùn)空氣，清除塵埃，而且能通過水珠和空氣的撞擊產(chǎn)生大量對(duì)人體有益的負(fù)氧離子，因此，噴泉有益于改善城市面貌和增進(jìn)居民身心健康；同時(shí)，婀娜多姿的噴泉造型隨著音樂歡快跳動(dòng)的水花，配上色彩繽紛的燈光，既能美化環(huán)境，提高城市文化藝術(shù)面貌，又能使人精神振奮，給人以美的享受。噴泉從

23、外形可分為水泉和旱泉，其類型有普通裝飾性噴泉與雕塑結(jié)合的噴泉，水雕塑，自控噴泉，控制方式可分為手控，程控，聲控。水姿多樣，富于變化，創(chuàng)造無窮意境。因此，噴泉在建筑，園林，旅游事業(yè)中，收到了廣泛的重視。噴泉是水的藝術(shù)，水的文化，使人耳目雙收。</p><p>　　·1.2音樂噴泉的發(fā)展趨勢(shì) </p><p>　　從噴泉概念的提出發(fā)展至今噴泉技術(shù)已越來越成熟，許多高科技技術(shù)也得到不

24、斷的應(yīng)用。起初，噴泉被用來裝飾我們的城市出現(xiàn)在各大廣場(chǎng)、公園等公共場(chǎng)所，為城市環(huán)境增色不少。但是隨著人們生活品質(zhì)的提高，越來越多的人迫切希望小型的音樂噴泉能走進(jìn)人們的家中，搬進(jìn)室內(nèi)。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)對(duì)小型音樂噴泉的研究和開發(fā)都較少，技術(shù)不成熟。小型音樂噴泉不僅是一種觀賞性較高的藝術(shù)水景，而且能增加周圍空氣濕度，減少空氣中的塵埃，降低空氣溫度。噴頭向上噴出的水珠與空氣中的水分子高速撞擊后能產(chǎn)生大量的

25、負(fù)氧離子，從而對(duì)改善環(huán)境起著綜合作用。經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)查分析, 隨著人們生活質(zhì)量的提高，小型音樂噴泉在國(guó)內(nèi)的建設(shè)將會(huì)越來越多，市場(chǎng)前景較好。綜上所述，決定設(shè)計(jì)和開發(fā)小型音樂噴泉。它是作為一種觀賞性較高的藝術(shù)水景，不斷地出現(xiàn)在廣場(chǎng)、公園及其他公共場(chǎng)所。它不僅可以增加周圍空氣的濕度，減少空氣中的塵埃，降低空氣溫度，更為人們添加吧少情趣，以后的音樂噴泉也會(huì)越來越智能化、節(jié)能化前進(jìn)，將來會(huì)有越來月多的家里面也會(huì)出現(xiàn)噴泉，并且達(dá)到音樂節(jié)奏和旋律與噴泉同

26、步。</p><p>　　·1.3本文主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　經(jīng)過大量的調(diào)查，針對(duì)家庭用戶要求價(jià)格實(shí)惠，在五百元以內(nèi)是可以接收的。要求系統(tǒng)有現(xiàn)場(chǎng)采集并處理的能力，如現(xiàn)場(chǎng)采集某音頻設(shè)備播放的任意一首歌，并用水柱表現(xiàn)出來；對(duì)于家庭用戶要求不占地方，中等尺寸魚缸就可以安裝。易于維護(hù)，用戶能控制花型的變化等。</p><p>　　目前音樂噴泉的控制系統(tǒng)部

27、件有可編程序控制器PLC、單片機(jī)、基本電路的組合等。</p><p>　　小型音樂噴泉可以使用基本電路作為控制器，但如果要求控制效果比較理想的話就離不開變頻器；使用PLC的話就必須給PLC一個(gè)控制信號(hào)，一般不單獨(dú)使用PLC去控制音樂噴泉；既然小型音樂噴泉的控制系統(tǒng)要求不是很復(fù)雜，而單片機(jī)具有對(duì)音樂信號(hào)采樣和不是很復(fù)雜的處理能力，因此使用單片機(jī)可以直接利用處理后音樂數(shù)據(jù)去控制電機(jī)和電磁閥，進(jìn)而控制音樂噴泉的花形、水

28、柱高低等,而且成本最低，綜上所述，本設(shè)計(jì)選用單片機(jī)作為小型音樂噴泉的控制系統(tǒng)部件。</p><p>　　模塊化設(shè)計(jì)的內(nèi)容有：</p><p>　?、?噴泉硬件設(shè)計(jì)，在選擇了魚缸后，選擇了各種噴頭,燈具和潛水泵。</p><p>　?、?潛水泵控制模塊。對(duì)于一般的家庭用戶，不要求精確控制潛水泵轉(zhuǎn)速,只要水柱的高低能反映聲音強(qiáng)度的變化就行。結(jié)合音樂與水柱要盡量同步，盡量

29、降低成本，所以本系統(tǒng)不采用變頻器調(diào)速，采用單片機(jī)程序及其控制電路完成調(diào)速。</p><p>　?、?燈光控制模塊。盡量使用小功率的燈具設(shè)備，為了能使用各種燈具設(shè)備，減小軟硬件設(shè)計(jì)難度，利用較便宜的音頻調(diào)制燈光控制芯片。</p><p><b>　　2.噴泉硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1魚缸設(shè)計(jì)</b>

30、</p><p>　　本音樂噴泉系統(tǒng)主要應(yīng)用于大型金魚缸中。金魚缸已經(jīng)是批準(zhǔn)生產(chǎn)了，其主要參數(shù)已經(jīng)固定，本系統(tǒng)以圓形金魚缸1500mm進(jìn)行說明。</p><p>　　2.2 造型方案設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)方案：根據(jù)所選擇的金魚缸規(guī)格,噴泉管道設(shè)計(jì)如圖2.1所示,設(shè)置十三個(gè)噴頭，分內(nèi)外兩圈布置。</p><p>　　圖2.1 管道造型

31、</p><p>　　2.3花型及噴頭的選擇</p><p>　　選擇單射型、蒲公英型、向心型、禮花型、旋轉(zhuǎn)型、水柱型、牽牛花型、蘑菇型花型，相應(yīng)噴頭參考如下表2.1[1]</p><p>　　表2.1 噴頭參考參數(shù)</p><p>　　說明：① 噴頭系列來源于宜興市陶都噴泉設(shè)備廠。</p><p>　?、?其中內(nèi)圈

32、選用一個(gè)牽?；▏婎^和四個(gè)禮花噴頭。</p><p>　　牽?；▏婎^又稱喇叭花噴頭。它是利用折射原理，噴水時(shí)形成均勻的薄膜，其形狀在無風(fēng)和一定的水壓下可形成完整的喇叭花型。這種噴水適用于室內(nèi)或庭院的噴水池。在噴頭下方可安裝閥門調(diào)節(jié)水量，同時(shí)還可以調(diào)節(jié)噴頭頂部的蓋帽，使噴水花型達(dá)到最佳效果，半球噴頭與此原理相同。</p><p>　　霧狀噴頭它噴出的水滴非常細(xì)小，成為霧狀，在陽光照射下可形成七

33、色彩虹。因噴嘴構(gòu)造差異，噴出的水姿也有不同，噴水時(shí)噪聲小，用水量少，一般安裝在雕像周圍。</p><p>　　直流噴頭在各種場(chǎng)合的噴水池中廣泛應(yīng)用，并是音樂噴泉的必備噴頭，這種噴頭裝有球型接頭，可沿垂直方向15度進(jìn)行調(diào)節(jié)，萬向直流噴頭可組合各種不同形狀的噴射效果，射流的高低和角度的變化，可根據(jù)水池形狀大小定。</p><p>　　孔雀開屏(半球蒲公英)噴頭</p><p

34、>　　半球蒲公英噴頭也稱孔雀開屏噴頭，但它結(jié)構(gòu)原理與構(gòu)造形式和開屏(散射)噴頭都不相同，而與蒲公英噴頭基本相同，其區(qū)別僅在于它是半球形，噴出的水姿像半環(huán)蒲公英，又像孔雀開屏。對(duì)水質(zhì)的要求與蒲公英噴頭相同，可應(yīng)用于各種噴水池中。</p><p>　　花柱噴頭是多孔散射噴頭的一種，又名層花噴頭、花籃噴頭等。噴水時(shí)，其外觀形似一束鮮花，造型美觀，安裝方便，適用于各種場(chǎng)合的噴水池中。</p><

35、p>　　旋轉(zhuǎn)噴頭是利用水流的離心作用和反作用力的推動(dòng)，使噴頭邊噴水邊旋轉(zhuǎn)。由于噴頭的支管數(shù)目。彎曲方向及噴頭安裝的傾斜角度不同，在噴水時(shí)形成美觀多姿的不同造型．如旋轉(zhuǎn)噴頭、旋轉(zhuǎn)花籃噴頭。</p><p>　　涌泉噴頭也是加氣噴頭的一種，又稱鼓泡噴頭、珍珠噴頭。噴水時(shí)能將氣吸入，使水姿形成充滿空氣的白色水丘，這種噴頭可用較少的水量獲得豐滿龐大的景觀，它可廣泛用于各種場(chǎng)合噴水池中。</p><

36、;p>　　禮花噴頭是多孔散射噴頭的另一種，又稱蓮蓬噴頭。由于它與花柱噴頭的構(gòu)造稍有不同，噴出的水姿與花柱也有區(qū)別，它的噴水造型尤如正在燃放的禮花，造型美觀，安裝方便，適用于各種場(chǎng)合的噴水池中。</p><p>　　加氣噴頭也稱為摻氣噴頭、泡沫噴頭、吸氣噴頭等。這種噴頭用射流泵的原理，噴水時(shí)將空氣吸入，以少量的水產(chǎn)生豐滿的射流，噴頭的水柱呈白色不透明狀，反光效果好。調(diào)節(jié)外套的高度可以改變吸入的空氣量，吸入空氣

37、越多，水柱的顏色越白，泡沫越細(xì)，噴頭有球形接頭，可繞中心線軸向15度轉(zhuǎn)動(dòng)。它適用于室內(nèi)外的各種噴水池中。</p><p>　　2.4噴泉照明燈具的選擇</p><p>　　噴泉的照明可分為：固定照明、閃光照明和調(diào)光照明、水上照明和水下照明。本設(shè)計(jì)采用水下照明和閃光彩燈。水下照明燈配置是將燈泡裝在密閉的燈具外殼內(nèi)；置于水面下5～10厘米處，閃光彩燈是嵌于金魚崗池壁之中。為了安全，本系統(tǒng)水下燈

38、使用12伏的低壓電源，并在燈泡的外面設(shè)有不銹鋼的保護(hù)罩。</p><p>　　2.5水泵和電機(jī)的選擇</p><p>　　由于本系統(tǒng)所需流量較小，且使用于家庭， 在此選擇電機(jī)工作電壓為220V。水泵的種類很多，在噴泉系統(tǒng)中使用較多的是離心泵、潛水泵等。離心泵又分為單級(jí)離心泵、多級(jí)離心泵，其送水高度可達(dá)數(shù)百米。潛水泵可以直接置于噴水池或天然河湖等水體內(nèi)，因此可以省去大量的管道布置和水泵房等設(shè)

39、施。同時(shí)具有以下特點(diǎn)：體積小、重量輕，移動(dòng)和安裝方便;操作簡(jiǎn)便，由于泵體浸在水中，沒有吸水揚(yáng)程，所以啟動(dòng)前不需灌水，只要接通電源就能出水;成本低廉，它只要很短的出水管，沒有吸水管和長(zhǎng)的輸水管，不裝低閥和逆止閥。潛水電泵一般可以在0.7倍～1.2倍的額定流量范圍內(nèi)正常運(yùn)行。鑒于潛水泵的以上特點(diǎn)以及本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，根據(jù)噴泉管道系統(tǒng)中所需的流量及總揚(yáng)程，選擇潛水泵的型號(hào)見表2.6[2]：</p><p>　　表2.6

40、潛水泵的型號(hào)</p><p>　　3 噴泉控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　該音樂噴泉控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖所示，由音樂輸入系統(tǒng)、單片機(jī)控制系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)組成。</p><p><b>　　3.2硬件電路</b></p><p>　　選用

41、Atmel89S51單片機(jī)為核心的控制電路。Atmel89S51單片機(jī)引腳和指令系統(tǒng)與51系列單片機(jī)完全兼容，因而使用方便，而且功能齊全，能夠?qū)崿F(xiàn)多次修改。其最大的特點(diǎn)在于能夠提供足夠的FlashROM，這對(duì)于音樂噴泉來說已經(jīng)足夠了。單片機(jī)的電路如圖3.2所示。除復(fù)位和晶振外，還包括LED燈、BCD撥碼開關(guān)和蜂鳴器電路。電機(jī)則可與LED等相連，當(dāng)?shù)攘恋臅r(shí)候，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣使得等能夠與電機(jī)的節(jié)奏一致，有更強(qiáng)的視覺效果。</

42、p><p><b>　　圖3.2 硬件電路</b></p><p><b>　　3.3輸入電路</b></p><p>　　輸入有與P3.0和P3.1分別相連的SW1和SW2兩個(gè)BCD撥碼器開關(guān)，先將SW1和SW2置1，這樣才能啟動(dòng)。當(dāng)音樂響起，電機(jī)有節(jié)奏的轉(zhuǎn)動(dòng)，LED等呈現(xiàn)有規(guī)律的亮滅時(shí)，將SW2置0，便可以將音樂關(guān)掉，此時(shí)

43、LED等和電機(jī)繼續(xù)有規(guī)律的工作。將SW1置0后，整個(gè)系統(tǒng)關(guān)閉，蜂鳴器、電機(jī)和LED都將停止工作。將SW1重新置1同時(shí)保持SW2置0狀態(tài)，則將看到的現(xiàn)象是電機(jī)和LED等工作，沒有音樂。此時(shí)將SW2置1，則蜂鳴器、電機(jī)和LED斗工作起來。</p><p>　　其他的輸出均由代碼編寫而成，包括控制音樂的方式和LED燈和電機(jī)的狀況。</p><p><b>　　3.4 工作原理</

44、b></p><p>　　加入兩個(gè)撥碼開關(guān)后能有效的控制該音樂噴泉系統(tǒng)的運(yùn)行和關(guān)閉，在程序中采用if語句判斷方法，例如在while循環(huán)中，用if語句判斷SW1</p><p><b>　　的值是否為1。</b></p><p>　　當(dāng)P3_3為1的時(shí)候，進(jìn)入while循環(huán)。為了使蜂鳴器，電機(jī)和LED能夠一致運(yùn)行，因此將他們必須放置在同一個(gè)

45、while循環(huán)中，因此必須考慮到各個(gè)事件的先后順序，首先運(yùn)行LED，再次運(yùn)行SW2撥碼開關(guān)的判斷，最后執(zhí)行蜂鳴器播放音樂代碼。</p><p>　　將if（P3_3==0）放置在LED和蜂鳴器的中間是為了在P3_1的情況下，在未播放音樂之前就退出while循環(huán)，使SW2能夠起到關(guān)閉音樂的作用。</p><p><b>　　3.5·輸出電路</b></p

46、><p>　　3.5.1 蜂鳴器的輸出</p><p>　?。?）蜂鳴器播放音樂需要用到音樂的音階和音拍，音階即聲音的頻率，音拍即音階的持續(xù)時(shí)間。各音階的參數(shù)如表3.1.</p><p>　?。?）若將1/8s（即125ms）定為一個(gè)音長(zhǎng)，在此單位時(shí)間內(nèi)使揚(yáng)聲器持續(xù)發(fā)出聲音，則各音階必須輸出的方波周期可以用頻率除以8算得。例如中音LA的頻率為440HZ所以每個(gè)音長(zhǎng)必須輸

47、出440/8=55個(gè)方波，以此類推。各個(gè)音階所對(duì)應(yīng)的音長(zhǎng)參數(shù)如表3.1所列。</p><p>　?。?）為了編寫計(jì)算機(jī)樂譜的方便，所以我們自己定義了音階代碼，例如用01代表低音的DO，用11代表中音的DO，用21代表高音的DO，如表3.1所列。另外，我們用40代表重復(fù)演奏，用255代表停止演奏。在程序中編寫計(jì)算機(jī)樂譜時(shí)，就是用這些音階代碼來代替各個(gè)音階</p><p>　?。?）音拍代碼可

48、隨曲子節(jié)奏的快慢有自己定，例如1拍定為04（就是音</p><p>　　長(zhǎng)的4倍），半拍就是02，2拍就是08，以此類推。各音拍的音拍代碼如表3.2所列。</p><p>　?。?）把樂譜改編為程序中的計(jì)數(shù)機(jī)樂譜，必須按照“音階代碼在前，音樂節(jié)拍代碼在后”的規(guī)則排列，樂譜結(jié)束時(shí)，必須以40（表示重復(fù)演奏）或255（表示只演奏一遍就停止）作結(jié)尾。例如：</p><p>

49、;　　簡(jiǎn) 譜→ ∣5 · 4 3∣5 4 3 2∣1 – 0‖</p><p>　　音階代碼→15 14 13 15 14 13 12 11 00 </p><p>　　音拍代碼→06 02 04 02 02 04 04 08 04</p><p>　　寫成計(jì)算機(jī)樂譜就是：</p><

50、;p>　　15，06,14,02,13,04,15,02,14,02,13,04,12,04,11,08,00,04,255。</p><p>　　3.5.2 電機(jī)輸出</p><p>　　電機(jī)的輸出方式分為轉(zhuǎn)動(dòng)和停止，當(dāng)有電流通過電機(jī)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)沒有電流通過電機(jī)時(shí)，電機(jī)停止。</p><p>　　3.5.3 LED輸出</p><p

51、>　　LED的輸出必須要體現(xiàn)燈有規(guī)律的進(jìn)行跳動(dòng)，根據(jù)在現(xiàn)實(shí)中的要求，音樂噴泉最好能保持總有一個(gè)噴嘴在運(yùn)行，因此LED總得保證有一個(gè)燈為亮，并將它放置在音樂噴泉的中心。因此在代碼設(shè)計(jì)中，將temp=0xfe；既保證LED8為亮的狀態(tài)。控制LED燈的中心代碼如下：</p><p><b>　　電機(jī)控制</b></p><p>　　電機(jī)的控制中可以將LED與電機(jī)連接相

52、同的電壓控制器，使電機(jī)與LED同步執(zhí)行。</p><p><b>　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1 噴泉布局</b></p><p>　　根據(jù)音樂噴泉在現(xiàn)實(shí)中的要求，保持在噴泉中心總有一個(gè)噴嘴在噴水柱，越向外圍，噴泉噴嘴逐漸增加，如圖。</p><p>　　噴嘴1，噴嘴

53、3，噴嘴5與LED8處于同一電壓控制器，即噴嘴1，噴嘴3和噴嘴5為一直處于噴泉狀態(tài)，噴嘴2，噴嘴4與LED7處于同一電壓控制器，從而保證在LED7通電（燈亮）時(shí)，噴嘴2和噴嘴4能夠同時(shí)噴出水柱。噴嘴7，噴嘴10與LED6處于同一電壓控制器，噴嘴8，噴嘴9與LED5處于同一電壓控制器，噴嘴6，噴嘴11與LED4處于同一電壓控制器，噴嘴13，噴嘴14，噴嘴17，噴嘴18與LED3處于同一電壓控制器，噴嘴15，噴嘴16與LED2處于同一電壓控

54、制器，噴嘴12，噴嘴19與LED1處于同一電壓控制器.在噴嘴的布置過程中，應(yīng)該將四周的噴嘴適當(dāng)?shù)爻蛑行?，使觀看者站在噴池邊時(shí)不被弄濕。</p><p>　　若P1口中，1表示關(guān)閉，0表示開啟，根據(jù)圖3.3，P1口的數(shù)據(jù)為：</p><p>　　0111 1111B</p><p>　　0011 1111B</p><p>　　0001 11

55、11B</p><p>　　0000 1111B</p><p>　　0000 0111B</p><p>　　0000 0011B</p><p>　　0000 0001B</p><p>　　0000 0000B</p><p>　　并不斷進(jìn)行循環(huán)。噴泉所展示出來的外觀為噴泉水柱以噴嘴1,3

56、,5為中心，一層一層逐漸向外層擴(kuò)展。程序的修改可以改變P1口輸出數(shù)據(jù)，使對(duì)應(yīng)噴泉的形狀也會(huì)發(fā)生改變，重新改變可以生成更多的噴泉花樣。</p><p><b>　　5 程序</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)使用keilC51作為編程工具，程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序易于修改，閱讀和升級(jí)。其軟件開發(fā)流程圖如下。</p><p><b>　

57、　5.2主程序框圖</b></p><p>　　程序復(fù)位之后，開始進(jìn)行程序運(yùn)行，流程圖如下所示。可以看出P3.1口BCD撥碼開關(guān)是一個(gè)總開關(guān)，然而也是有前提的。P3.1口的BCD撥碼開關(guān)是用來關(guān)閉音樂的。當(dāng)P3.1和P3.0口都為1的時(shí)候，程序正常運(yùn)行。此時(shí)，將P3.1口置0，音樂將關(guān)閉，但是LED和電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，此時(shí)將P3.0口置0后，所有程序全部關(guān)閉，即將P1=0XFF,P3_3=1，coute=

58、0時(shí)，在沒有切斷電源的情況下，程序仍然還在while循環(huán)中不斷運(yùn)行，并一直判斷著P3.0口的狀態(tài)，否則將一直保持著P1=0XFF,P3_3=1 coute=0的狀態(tài)。當(dāng)P3.0=1時(shí)，即進(jìn)入內(nèi)層的while循環(huán)，此時(shí)，我們能看到的現(xiàn)象是LED和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，蜂鳴器沒有聲音，僅當(dāng)P3.1和P3.0同時(shí)為1時(shí)，蜂鳴器才會(huì)發(fā)出聲音。這樣的設(shè)置就保證了能夠?qū)⒁魳放cLED、電機(jī)分離，并且同時(shí)運(yùn)行時(shí)又保持一致。</p><p>

59、<b>　　軟件開發(fā)流程圖</b></p><p><b>　　5.2程序的編寫</b></p><p>　　該控制系統(tǒng)使用的語言是C語言，main函數(shù)為程序的主體，以下是該系統(tǒng)的部分關(guān)鍵代碼：</p><p><b>　　硬件電路</b></p><p><b>　

60、　總 結(jié)</b></p><p>　　音樂噴泉作為一種觀賞性較高的藝術(shù)水景已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)的水上樂園或者公園都會(huì)有噴泉，音樂噴泉作為一種新興的噴泉得到了普遍的應(yīng)用。音樂噴泉與普通的噴泉相比，附加了音樂的節(jié)奏，使得噴泉像具有了靈魂一樣，無論從視覺和聽覺上都能給觀看者以美得享受。國(guó)內(nèi)的一些市縣已經(jīng)開始計(jì)劃在小區(qū)和廣場(chǎng)建造音樂噴泉，音樂噴泉的發(fā)展十分迅速，音樂也越來越豐富，噴泉水型所體

61、現(xiàn)出來的節(jié)奏也是越來越清晰明朗，水柱和燈光的輝映效果也更加和諧。</p><p>　　本設(shè)計(jì)使用Atmel89S51單片機(jī)控制音樂噴泉不論從價(jià)格或者性能方面都有很強(qiáng)的可用性。通過本次設(shè)計(jì)音樂噴泉控制系統(tǒng)，使我對(duì)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能有了較深刻的了解，對(duì)單片機(jī)編程系統(tǒng)能夠熟練的使用。為我以后的學(xué)習(xí)工作做了一定的準(zhǔn)備。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p

62、><p>　　[1] 杭和平.單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2] 樓然苗.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[3] 龍澤明. MCS-51單片機(jī)原理及工程應(yīng)用[M].國(guó)防工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[4] 浣喜明、姚為正編著電力電子技術(shù)[M]

63、.高等教育出版社　2004　</p><p>　　[5] 李中發(fā)主編　電子技術(shù)[M].中國(guó)水利水電出版社　2005</p><p>　　[6] 李朝青編著　單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社 2006</p><p>　　[7] 毛培琳.噴泉設(shè)計(jì)[M]，中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1990</p><p>　　[8] 王蓮濤.單片機(jī)在

64、音樂噴泉中的控制[M].電子世界.2005</p><p>　　[9] 李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)[M]北京航空航天大學(xué)出版社.2004</p><p>　　[10] 博景源.單片機(jī)音樂演奏控制器設(shè)計(jì)[M].電子世界2003第10期</p><p>　　[11] 黃勝軍.微型計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用實(shí)例集[M].北京，清華大學(xué)出版社</p><p>

65、;　　[1] 伍湘濤.《音樂知識(shí)與名曲賞析》.航空工業(yè)出版.1993</p><p>　　[2] 本社編.《音樂欣賞手冊(cè)》.上海音樂出版社.1999</p><p>　　[3] 高宗仁，金橋編著.《音樂鑒賞》.上海交通大學(xué)出版社.2000</p><p>　　[4] 張延燦. 噴泉工程發(fā)展及其設(shè)計(jì)問題(上). 給水排水，1998</p><

66、;p>　　[5] Philips.80C51-based 8-Bit Microcontrollers.Electronic Engineering,Issue 1517.2003:15-18</p><p>　　[6] 李廣弟，朱月秀，王秀山.單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001：14-17，138-156.</p><p>　　[7] 王幸之，鐘愛琴，王雷

67、，王閃.AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[8] 楊將新，李華軍，劉東駿.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社,2006：191-193.</p><p>　　[9]. 高吉祥主編．全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教程 [M]。北京：電子工業(yè)出版社，2007.</p><p>

68、　　[10]．汪文，陳林.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.</p><p>　　[11]. 揚(yáng)恢先,黃輝先.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]湖南：國(guó)防科技大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　[12]．胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1996.</p><p>　　[13]. 何立民等.單片機(jī)初級(jí)教程[M].北京：

69、北京航空航天大學(xué)出版社，2003．</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　大學(xué)四年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的父母和親人，我的老師和同學(xué)們、表達(dá)我由衷的謝意。</p><p>　　感謝我的母校給了我在大學(xué)的本科四年深造機(jī)會(huì)，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。商學(xué)院四季如歌的校園，美麗如詩(shī)的風(fēng)景都深深的留在了我的

70、記憶里。四年珍貴的學(xué)習(xí)期間，讓我的知識(shí)體系更加完善，思想觀念更加成熟，整體素質(zhì)得到了極大的鍛煉。</p><p>　　感謝我的父母和親人對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的默默支持，使我能順利完成本科學(xué)業(yè)。四年在外求學(xué)歷程，父母之恩，親人之情一直相伴左右。不管我走過遠(yuǎn)，無論我在干啥，永遠(yuǎn)離不開他們的牽掛。樸實(shí)的親情，沒齒難忘。</p><p>　　感謝計(jì)算機(jī)與電子信息工程學(xué)院的老師和同學(xué)們四年來的關(guān)心和鼓勵(lì)