單片機控制系統下的音樂(lè )噴泉設計研究論文

單片機控制系統下的音樂(lè )噴泉設計研究論文

　　摘要：伴隨現在我國城市環(huán)境建設和發(fā)展， 音樂(lè )噴泉作為一種高雅性的藝術(shù)景觀(guān)被廣泛的使用在各大廣場(chǎng)和小區中， 因此設計一種新型音樂(lè )噴泉具有很重要的意義。本文設計一種基于單片機的簡(jiǎn)易音樂(lè )噴泉， 通過(guò)ADC0832將音頻信息采集， 通過(guò)信號轉換， 然后傳送給單片機處理后， 根據不同的樂(lè )譜讓LED燈顯示和水泵噴泉， 同時(shí)通過(guò)LM386功率放大器讓揚聲器來(lái)播放音頻信息。本音樂(lè )噴泉設計融入現代科技與藝術(shù)。音樂(lè )噴泉是由噴水圖案、彩燈和音樂(lè )旋律組成的有機整體。它令視聽(tīng)觀(guān)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)， 展現瑰麗的美感特征。并以水上音樂(lè )曲調的角度來(lái)表現音樂(lè )噴泉的優(yōu)美姿態(tài)， 但是這些大型音樂(lè )噴泉， 控制系統采用PLC可編程邏輯控制， 成本高， 一般定量設計特別。國內外音樂(lè )噴泉控制系統的設計還處于成長(cháng)階段， 也有專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)和設計廠(chǎng)家， 提供設計、噴泉設備和安裝服務(wù)。目前， 在中國的音樂(lè )噴泉是向智能化方向發(fā)展， 分權化、綜合化、多樣化。因此， 對音樂(lè )噴泉控制系統的設計也提出了更高的要求。本文就是基于單片機設計的一種音樂(lè )噴泉。

　　1、設計思想

　　基于單片機的音樂(lè )噴泉主要是由六部分組成：主要由STC89C52單片機電路作為主控制電路；ADC0832采集電路主要是把音頻信號采集后傳輸給單片機進(jìn)行處理 （采集接口主要是通過(guò)一個(gè)3.5的音頻線(xiàn)與外部播放設備相連接） ;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數據線(xiàn)和外部電源相連） 主要給系統供電。

　　2、硬件設計

　　2.1 音頻采集模塊

　　ADC0832是一個(gè)8位分辨率的A/D轉換芯片， 具有高達256的水平最大分辨率， 可適應一般的模擬量轉換要求。內部電源的輸入和參考電壓的重復使用， 使芯片的模擬電壓在0~5V之間， 芯片的轉換時(shí)間僅為32μs, 數據輸出可作為數據校驗， 減少數據誤差， 轉換速度快， 穩定性強。獨立的芯片可以輸入， 使得多個(gè)設備的連接和處理器控制更加方便。通過(guò)DI數據輸入， 可以方便地實(shí)現信道功能的選擇。在本設計中， 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， 將數字信號通過(guò)5、6管腳傳輸給單片機處理， 的作用是將輸出的模擬信號到數字信號的粉塵傳感器。然后將信號送入單片機進(jìn)行處理， 管腳7為與單片機相連接的時(shí)鐘輸入， 管腳1為與單片機相互連接， 為低電平時(shí)開(kāi)始工作。

　　2.2 放大模塊

　　揚聲器放大器電路LM386芯片選擇放大， LM386是美國國家半導體公司生產(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、電源電壓范圍、外圍元件少、體積小的總諧波失真， 廣泛應用于錄音機和收音機。輸入端為位置基準， 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(xiàn)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， 它具體單向導電性， 把電能轉化成光能。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LED燈。只要單片機的控制引腳拉低， 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器。在這個(gè)系統中， 5V泵是用來(lái)噴水的， 因為泵是一種大功率的裝置。單片機無(wú)法直接驅動(dòng)， 故選擇三極管9012來(lái)實(shí)現對水泵的控制。當單片機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， 讓水泵更穩定的工作。

　　3、軟件設計

　　本系統的設計主要采用Keil軟件編寫(xiě)和調試程序。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)行模擬信號轉換為數字信號傳送給單片機， 單片機把數字信號依次傳給LED燈和水泵， 系統運行流程圖如下圖所示。

　　4、總結

　　基于單片機的音樂(lè )噴泉設計從系統方案的設計， 元件的選擇， 硬件電路設計， 軟件的設計， 到最后的系統仿真和軟硬件調試， 最終達到了設計要求。實(shí)現了以單片機STC89C52作為系統控制芯片， 通過(guò)ADC0832模塊采集到音頻信息進(jìn)行數模轉換， 最后通過(guò)LED燈和水泵以及揚聲器輸出最后的效果。

　　參考文獻

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