緒論1.1本文研究背景及意義隨著近年來我國社會和經(jīng)濟發(fā)展水平的飛躍式發(fā)展，我國當(dāng)代人們的工作和生活環(huán)境條件也在不斷的改善和完善。對于人們的物質(zhì)條件提高，消費水平的上升。最為顯著的特點就是人們的住宅變化，從原來的集體高層變成了如今的獨門獨院，從而導(dǎo)致了人們對于自家的外景裝飾越來越重視，而采用小型的噴泉作為裝飾已經(jīng)成為了主流，深受人們的喜愛。所以，導(dǎo)致現(xiàn)在這種音樂噴泉的發(fā)展趨勢變化已經(jīng)轉(zhuǎn)換為小型的音樂噴泉。隨著現(xiàn)代社會人們差物質(zhì)和生活水平的進一步提升，對于居室設(shè)施及度假屋環(huán)境的要求也在日益提高，小型的音樂噴泉也已成為一種發(fā)展趨勢。大型的音樂噴泉不僅僅只是受到了高新技術(shù)內(nèi)容的挑戰(zhàn)，還有設(shè)計與制造工藝的挑戰(zhàn)。目前，中國的大型音樂噴泉技術(shù)，已經(jīng)來越成熟，但是小型音樂噴泉卻仍然存在一些不足之處，比如其協(xié)調(diào)性差等，而且關(guān)于小型音樂噴泉的探索與研究也是非常的少。小型的音樂噴泉主要適用于建筑美化的小區(qū)和酒店樓堂，現(xiàn)如今越來越多的小區(qū)，注重環(huán)境的美化，所以導(dǎo)致音樂噴泉在住宅小區(qū)里越來越多。一個優(yōu)秀的音樂噴泉，完全能夠稱得上是一件絕妙的藝術(shù)品，它不但可以美化日常生活中的各種環(huán)境，還可以感到享受。音樂噴泉可以美化環(huán)境、愉悅身心，更是一個精美的藝術(shù)品REF_Ref30590\r\h[1]。從我國市場經(jīng)濟與社會發(fā)展的角度出發(fā)，對于小型音樂噴泉的控制系統(tǒng)進行研究將是十分有益的。通過研究、引進國外先進技術(shù)和自己的研發(fā)相結(jié)合，噴泉的樣式不斷被更新，新的水型愈來愈多。此外，音樂噴泉還可以與水幕電影、激光表演和舞臺表演相結(jié)合，創(chuàng)造出令人難忘的藝術(shù)效果。目前我國已有數(shù)百家專門從事立體噴泉水景的專業(yè)生產(chǎn)廠家，經(jīng)過激烈的國際市場競爭，優(yōu)勝劣汰，現(xiàn)在我國已涌現(xiàn)出一批技術(shù)和實力比較高的大型噴泉水景工程企業(yè)，它們擁有先進的工程技術(shù)和強大的經(jīng)濟實力，能獨立開發(fā)投資數(shù)千萬元的超大型噴泉水景工程。總體而言，中國的噴泉水景技術(shù)已達到國際先進水平，其建設(shè)規(guī)模和市場需求是其他國家難以比擬的。而隨著市場對于音樂噴泉的需求，目前已經(jīng)出現(xiàn)了除了大型音樂噴泉和小型噴泉以外的噴泉形式。與此同時，各種類型的控制核心都被運用到其中，比如使用單片機、DSP和PLC等，都已經(jīng)被運用到音樂噴泉控制系統(tǒng)中。當(dāng)然，對于以上控制系統(tǒng)應(yīng)用，不僅具有優(yōu)點，同時還具有缺點。本次研究課題進行了音樂噴泉控制系統(tǒng)的研究，并且單片機也是我認(rèn)為需要我們深入研究的，它是整個控制系統(tǒng)的重中之重，通過以上的背景綜合分析結(jié)果，我們可知，本次研究課題在技術(shù)上不僅具有極其巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，同時也在實際的應(yīng)用中具有極其重要的社會現(xiàn)實意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀噴泉在國內(nèi)外建筑藝術(shù)中有著悠久的歷史。二十世紀(jì)八十年代以前，噴泉只是由排水和景觀專家設(shè)計和建造的技術(shù)細(xì)節(jié)，工程裝置沒有按比例建造。二十世紀(jì)九十年代以來，隨著人們物質(zhì)水平的快速提升，國內(nèi)的城市建設(shè)越來越好，人們開始努力追求更高品味的文化生活和環(huán)境之美。所以，噴泉行業(yè)的市場需求從此越來越大，發(fā)展趨勢良好，任何一個行業(yè)都是如此。公園、園墻、廣場中心和各種社會活動中，都能看到噴泉，是它們助力了噴泉行業(yè)的發(fā)展，將其引向一個新的階段。噴泉行業(yè)的發(fā)展與他們密不可分。隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和生活水平的持續(xù)提升，噴泉在塑造城市和公共環(huán)境方面發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用。程控花式噴泉技術(shù)是一種先進的自動化人工噴泉控制技術(shù)，通過微處理器和程序控制噴泉水的位置和姿態(tài)來創(chuàng)造新型的噴泉藝術(shù)。單片機系統(tǒng)作為一個控制微處理器，包含了基本的硬件和軟件資源。本文采用單片機控制技術(shù)，介紹了單片機控制原理圖、水泵控制原理圖、彩色照明控制原理圖，以及一些單片機的輸入、輸出端口的初始化流。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步與飛速發(fā)展，變頻器技術(shù)已經(jīng)在噴泉控制中得到了迅速的進步，并且一直發(fā)揮著必不可少的作用，可以說是非常的重要。單片機的輸出是利用數(shù)模轉(zhuǎn)換方式來自動控制一個變頻器，并且利用這種變頻器調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點來自動控制一個電泵的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了對噴泉高度的自動控制。同時，單片機通過中間繼電器控制彩燈的開啟和關(guān)閉。它還可以控制噴泉和燈光，以達到協(xié)同的效果。目前，在中國的音樂噴泉是向智能化方向發(fā)展，分權(quán)化、綜合化、多樣化。因此，對音樂噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計也提出了更高的要求REF_Ref1682\r\h[2]。在國外，對于音樂噴泉的研究完全和我國相反。針對國外基本上都是以小型的音樂噴泉為主。同時，針對這些音樂噴泉只是存在于公司和部分家庭庭院中REF_Ref21723\w\h[3]。但是，國外對于音樂的噴泉的控制要比我國先進很多，比如美國早就通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)針對音樂噴泉進行了控制。這樣一來，完全可以實現(xiàn)音樂噴泉在進行噴水的過程中，始終跟著音樂的節(jié)奏進行律動。適用于一般二三線城市的小廣場或者普通的居民小區(qū)的音樂彩燈噴泉，由于其控制的要求簡單，使用單片機完全可以滿足其要求而且因其成本較低則更普及化，是未來音樂噴泉的發(fā)展總趨勢REF_Ref21563\w\h[4]。1.3本文主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)本文主要是以單片機作為系統(tǒng)的研究核心，然后通過結(jié)合硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，從而完善整體的音樂噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計。針對本文具體的組織結(jié)構(gòu)如下所示。第一章為本文的緒論，首先通過本文的研究背景及意義來確定本文中所開發(fā)系統(tǒng)的重要性，然后通過國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析，更加突出本文的研究意義。第二章為本文的控制系統(tǒng)的總體設(shè)計，還有各個模塊的選取。比如，本系統(tǒng)采用了STC89C52單片機，因為它在結(jié)構(gòu)設(shè)計上分別具有了低系統(tǒng)功耗和提升系統(tǒng)高性能的兩大特點。第三章為本文的硬件設(shè)計。該設(shè)計采用了STC89C52單片機。音頻中的數(shù)字信號經(jīng)過一個數(shù)字音頻輸出功率放大器(LM386)后，由它即可自動播放得到輸出來的視頻音樂，同時將其音頻進入一個A／D音頻轉(zhuǎn)換控制芯片(ADC0832)轉(zhuǎn)換成一個相應(yīng)的音頻數(shù)字信號后輸入單片機．再由這個輸入單片機的音頻輸出數(shù)字信號控制電機轉(zhuǎn)速。第四章為本文的軟件設(shè)計。整個設(shè)計過程的主要構(gòu)成包括水泵自動控制系統(tǒng)模塊和A／D轉(zhuǎn)換模塊兩個部分。主程序在接收冰得到一個轉(zhuǎn)換中斷諧波信號時就會開始A／D諧波準(zhǔn)換，轉(zhuǎn)換中斷工作全部完成后．單片機開始讀取數(shù)據(jù)，根據(jù)讀取的諧波數(shù)據(jù)，單片機控制電機產(chǎn)生PWM波。第五章為本系統(tǒng)的調(diào)試，在開始進行調(diào)試的時候主要包括了電路調(diào)試，然后通過軟件的結(jié)合，更好的使得本系統(tǒng)穩(wěn)定。第六章為本文的主要研究學(xué)術(shù)成果總結(jié)與對未來的展望，總結(jié)本文的主要學(xué)術(shù)研究發(fā)展目標(biāo)，并且針對創(chuàng)新點進行了分析。而對于本系統(tǒng)所具有的不足也在展望中進行了體現(xiàn)。2音樂噴泉控制系統(tǒng)的總體設(shè)計2.1總體設(shè)計方案本系統(tǒng)的總體由硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個組成部分。用程序來控制噴泉的姿態(tài)，還添加了音樂系統(tǒng)，這樣噴泉就可以和美妙的音樂的結(jié)合在一起，給人視覺和聽覺的雙重享受。硬件控制部分采用了數(shù)控單片機進行自動控制，由噴泉彩燈自動控制電路、功放控制模塊、噴泉自動執(zhí)行器及背景音頻等多個模塊組合而成。原理圖如下圖2-1所示。單片機單片機LED電機驅(qū)動水泵AD轉(zhuǎn)換音頻輸入功放芯片喇叭供電模塊圖2-1原理圖2.2單片機的選取為了能夠?qū)崿F(xiàn)我們對音樂噴泉的這一系列的想法和要求，我們需要通過多次的研究實驗，來對每次的實驗結(jié)果進行分析，比較。最終擇優(yōu)選擇，選用更加的合理的主控制系統(tǒng)的設(shè)計方案來完成本次設(shè)計。如果我們想要做到使得主控制系統(tǒng)在各個方面都能夠完全滿足我們本次設(shè)計中的全部想法和要求，就必須要對控制系統(tǒng)所配置的各個方面具備一個非常強的技術(shù)性要求,例如:針對音樂信號的頻率進行采集，并且依照所收集到的音樂信號經(jīng)由I/O口的頻率進行調(diào)節(jié)，然后再其進行信號的輸出，那么我們就可以做到控制水泵和彩燈。方案一如下。首先可以選用STC89C52單片機作為音樂噴泉的主控制中心。STC89C52是\t"/item/STC89C52/_blank"STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程\t"/item/STC89C52/_blank"Flash存儲器。在單芯片上，其擁有靈巧的8位\t"/item/STC89C52/_blank"CPU和在系統(tǒng)可\t"/item/STC89C52/_blank"編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。此外這款單片機目前各方面的技術(shù)都已經(jīng)足夠成熟，上手快，可操作性強。芯片本身對各個模塊的配置都有著很好的控制能力和聯(lián)接能力。而且它還具有高速的邏輯算法，還具有先進的多內(nèi)核結(jié)構(gòu)，對功耗的把控也有著不俗的能力。下圖是STC89C52單片機，如圖2-2所示。圖2-2STC89C52單片機方案二如下。選取STM32系列的單片機。STM32系列的單片機可以進行很深的邏輯算法，它以位作為自身邏輯單位的運算，能夠?qū)ψ陨淼墓δ芗拇嫫鬟M行特殊化的操作，如信息的傳遞、置換、清零等。雖然STM32單片機可以進行這么復(fù)雜的邏輯運算，但是它自身最大的缺陷也是處理器運算分析過程太慢。而我們音樂噴泉控制系統(tǒng)對于信息的計算分析要求一定要迅速，單從這一點就已經(jīng)可以判斷，STC89C52單片機更符合本次設(shè)計的選擇?；谝陨蠈τ谶@兩款單片機自身結(jié)構(gòu)的考量以及本次設(shè)計中應(yīng)用到的技術(shù)和成本的問題。音樂噴泉控制系統(tǒng)的主控制中心的最優(yōu)的解決方案就是選用STC89C52單片機。2.3燈光硬件方案選取本系統(tǒng)的燈光硬件選用的是LED水下低壓彩燈。因為LED耗電量低；亮度高的同時又能保持非常低的熱量；使用壽命長，可以用很多年；體積也非常的小，而且非常的環(huán)保。LED-水下彩燈系列除了大量運用于噴泉和瀑布的水下照明外，還能夠運用于假山，橋梁等投射光源的照明。水下彩燈均有非常合理的結(jié)構(gòu)，而且五顏六色。并進一步改良了它的密封和防護。本次設(shè)計采用水下照明和閃光彩燈，水下照明采用LED水下低壓彩燈八個，閃光彩燈采用不同顏色的發(fā)光二極管。燈光硬件如下圖2-3所示。圖2-3燈光硬件2.4潛水泵調(diào)速方案選取本系統(tǒng)是小型音樂噴泉系統(tǒng)。需要考慮到其成本問題，然而其對于控制精度的要求卻并不是非常高。這就需要一個單向電機調(diào)速系統(tǒng)來滿足我們的需求。所以，本系統(tǒng)采用了單相電機的調(diào)速控制電路，利用脈沖寬度調(diào)制（PWM），通過脈寬調(diào)制的占空比，就已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)脈寬和電壓的主要目的。設(shè)計采用了臥式小型潛水泵，由單片機將輸出的信號經(jīng)過ULN2003芯片進行驅(qū)動[3]。3硬件設(shè)計3.1單片機模塊3.1.1單片機的介紹本系統(tǒng)采用的是STC89C52單片機，對于本系統(tǒng)中的單片機主要是針對音樂信號進行采集，并且根據(jù)收集到的音樂信號進行I/O口的調(diào)節(jié)，然后再進行輸出，那么就會控制水泵，還可以進一步控制彩燈。因此，本系統(tǒng)的核心單片機結(jié)構(gòu)設(shè)計采用了STC89C52單片機，它即具備低功耗的特點，還兼?zhèn)涓咝阅艿奶攸c。它的這些優(yōu)點，非常契合本系統(tǒng)。可以很好地實現(xiàn)按照音頻要求進行實時調(diào)整的噴泉與燈光視覺效果。燈光效應(yīng)和噴泉景觀效應(yīng)都會伴隨著聲音的節(jié)奏進行變換。STC89C52單片機引腳圖如下圖3-1所示。圖3-1STC89C52引腳圖3.1.2單片機的最小系統(tǒng)單片機的最小系統(tǒng)，也可以稱之為單片機最小工作系統(tǒng)。不可能用比它還少的元件數(shù)組成可以工作的系統(tǒng)。它僅僅只由四個部分組成，分別是單片機，電源，時鐘晶振以及復(fù)位電路。時鐘電路在單片機上的管腳有兩個，一個用來輸入一個用來輸出。復(fù)位電路在單片機中是非常關(guān)鍵的，當(dāng)單片機運行不正?；蛘卟荒苓\行了，就需要復(fù)位。單片機最小系統(tǒng)如下圖3-2所示。圖3-2單片機最小系統(tǒng)3.1.3時鐘電路設(shè)計其實對于時鐘控制電路也就是一個震蕩控制電路，正是因為它的產(chǎn)生就像時鐘一樣精密且準(zhǔn)確，所以無論是什么時候都要按照相應(yīng)的時間先后次序進行。時鐘電路在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用也是非常廣泛的，在電子手表等各種電子設(shè)備中都包含了時鐘電路。時鐘電路圖如下圖3-3所示。圖3-3時鐘電路3.1.4復(fù)位電路設(shè)計針對復(fù)位電路的最重要的功能和作用之一就是，不管是在上電，還是復(fù)位的整個過程中，都可以進行CPU復(fù)位運動狀態(tài)的調(diào)節(jié)，從而使得CPU在一段時間內(nèi)一直可以保持著復(fù)位的狀態(tài)，而不是當(dāng)一上電或者是剛剛復(fù)位完成以后就開始工作了。若不能繼續(xù)保持電路處于復(fù)位狀態(tài)，那將會導(dǎo)致CPU錯誤。這樣一來，不僅有效的預(yù)防了CPU在程序中發(fā)出錯誤的指令，同時還有利于防止CPU程序執(zhí)行過程中進行錯誤的運算和操作，以及對于電磁相互兼容性能的改善和提高。不管是哪種單片機都需要用到復(fù)位電路設(shè)計，這樣可以提升系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。復(fù)位電路圖如下圖3-4所示。圖3-4復(fù)位電路3.2A/D轉(zhuǎn)換模塊對于本系統(tǒng)所需要輸入的模擬電壓為交流模擬量，而對于此不能直接送入到單片機中，因為它無法進行處理，所以就是這樣的結(jié)果。因此，得需要進行ADC電路的采用，在本系統(tǒng)中所采用的A/D芯片為ADC0832。對于A/D的轉(zhuǎn)換電路如下圖3-5所示。圖3-5A/D轉(zhuǎn)換電路輸入的交流電壓通常是一個高頻交流的電壓模擬器來測量的，不過也可以直接使用通過電路輸入一個單片機的電機來直接進行信號處理。所以首先我們需要選擇一種全自動的橋式高壓整流，濾波，再采用ADC電路。其中位于AD的兩個芯片參數(shù)是正的ADC0832。ADC0832為8位的超高分辨率微型A/D視頻信號處理轉(zhuǎn)換器集成芯片，簡稱A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最大信號分辨率范圍最高可達256級，可以充分地滿足本系統(tǒng)模擬數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換器的需要。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，可以讓芯片的模擬電壓輸入值在0～5V之間。還能夠減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換的速度不僅特別快而且還能保持非常高的穩(wěn)定性。綜上所述，本系統(tǒng)采用ADC0832芯片是較為合理的選擇。這個芯片也非常契合這個音樂噴泉控制系統(tǒng)。3.3潛水泵模塊的設(shè)計對于本系統(tǒng)在進行直流電機水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的時候采用了PWM技術(shù)，從而對于音樂信號控制和水柱高低起伏控制的實現(xiàn)。PWM技術(shù)經(jīng)常運用到此類系統(tǒng)中，但凡做過此類設(shè)計的，都會有所了解。也是一種較為方便實用的技術(shù)。從單片機的P2.0接口處引出水泵電路，接上一個10k的上拉電阻，因為STC89C52的灌電流是比較強的。高電平導(dǎo)通，基電極接地。所以R17的端電壓是接近于0的，而R18與R17是形成分壓的，R18的端電壓大到足以可以讓Q3導(dǎo)通，從而使水泵電機正常運轉(zhuǎn)。C10是一個濾波電容，為了使電壓保持穩(wěn)定，D9是為了防止電機線圈產(chǎn)生反向電動勢對電路的正常運行產(chǎn)生影響。采用這種方法就是要讓單片機IO口輸出高電平電機轉(zhuǎn)動，IO口輸出低電平電機停止，速度足夠快時，電機就會隨著占空比的高低而調(diào)節(jié)速度。當(dāng)單片機IO口輸出高電平時，Q7三極管導(dǎo)通，Q8三極管的基級就會被拉低電平，那么Q8就會導(dǎo)通，那么水泵兩端就會接到5V，水泵就會轉(zhuǎn)動。反之，當(dāng)單片機I/O口輸出一個大的高電平時，Q7是完全可以截止的，那么Q8的基級就必然會被R12拉高，Q8是完全截止，電機兩端就沒有電壓，就不會轉(zhuǎn)了。具體的潛水泵電路如下圖3-6所示：圖3-6潛水泵電路圖3.4LED模塊的設(shè)計在本系統(tǒng)中使用了8個LED燈，從而通過這些燈是亮，還是暗，來對當(dāng)前音樂的節(jié)奏進行顯示。其原理是：電壓越來越大，那么就會導(dǎo)致變亮的彩燈越來越多。反之，電壓如果變得愈來愈小，那么就會導(dǎo)致亮的彩燈數(shù)量愈來愈少。并且，會從單片機中的P0口進行信號輸出，從而進行彩燈亮暗的控制。簡言概之，就是電壓可以控制我們彩燈的亮或暗。而對于水泵采用了PWM技術(shù)進行控制和彩燈的控制其原理基本上一致。具體的彩燈電路如下圖3-7所示：圖3-7LED的電路圖3.5音樂信號的采集前面已經(jīng)介紹過，本文的研究針對的是采用外部音源的噴泉系統(tǒng)，所以，我們要先采集模擬音樂信號，然后在對音樂信號進行特征識別。功率信號放大器系統(tǒng)中的各種節(jié)拍音樂在經(jīng)過了最大限幅功率信號放大、分頻、A/D轉(zhuǎn)換后，直接視為一個數(shù)字信號，送入控制單片機，成為各類型節(jié)拍式音樂控制的主要數(shù)字信號源。LM386是美國國家半導(dǎo)體公司（NS）推出的系列功率放大集成電路的一種，LM386具有功耗低、工作電壓范圍寬、所需外圍元件少等特點，在各種通用電子設(shè)備的數(shù)字聲學(xué)和音頻信號功率放大器軟件集成電路的設(shè)計中已經(jīng)得到了非常廣泛的實際應(yīng)用。具體封裝形式及引腳定義如下圖3-8所示。圖3-8LM386封裝形式4軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)程序流程圖對于音樂噴泉控制單元除了需要一定的硬件以外，還可以根據(jù)實際情況來進行相應(yīng)的軟件組成。只有實現(xiàn)了硬件設(shè)計和軟件設(shè)計共同差結(jié)合，才可以得出最后的音樂噴泉控制系統(tǒng)。除此以外，對于軟件的設(shè)計也可以在某一程度上，或者某一時間上進行硬件電路的替代，從而使得硬件的電路更加的簡單，而對于電路的結(jié)構(gòu)也更加的簡化。而值得注意的一點，那就是在本系統(tǒng)中的硬件都是體積比較小的硬件，這樣一來，就顯得軟件設(shè)計具有非常重要的作用。通過對于軟件的編程，可以有效的針對單片機的運行進行控制，從而達到整個系統(tǒng)的預(yù)期效果。對于本系統(tǒng)的程序流程圖如下圖4-1所示：開始開始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化AD轉(zhuǎn)換AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理彩燈PWM調(diào)壓彩燈PWM調(diào)壓水泵水泵4.2系統(tǒng)初始化定義系統(tǒng)在每次啟動的時候，會針對每一個系統(tǒng)的通道進行初始化。而也只有每一個通道都已經(jīng)進行初始化以后，系統(tǒng)才可以進行接下來的啟動。4.3A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計為了能夠?qū)崿F(xiàn)通信的高效性，那么針對程序的接口采用了匯編語言進行編寫。而也正是由于單片機在進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的時候所需要的時間比較快，因此，導(dǎo)致了A/D轉(zhuǎn)換在進行數(shù)據(jù)采樣的時候也會非常的快速，從而這也保證了被采集數(shù)據(jù)的實時性的保證。如果無法快速的進行數(shù)據(jù)采樣，就無法保證數(shù)據(jù)的實時性。而對于此類數(shù)據(jù)模塊中所有數(shù)據(jù)進行讀取時都是采用了子程序調(diào)用的一種形式，同時這樣也就更加地方便了程序的運行和移植。具體的A/D轉(zhuǎn)換模塊的工作流程框圖如下圖4-2所示：圖4-2A/D轉(zhuǎn)換模塊流程圖4.4PWM調(diào)壓設(shè)計脈寬調(diào)制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)。模擬信號的波濾閥值是可以連續(xù)地發(fā)生變化的，其所需的持續(xù)時間和濾波頻率的精確分辨率均沒有因此受到任何限制。模擬的輸出電壓和電路輸出的模擬電流信號可以直接組合作為電流控制器。在簡單的模擬收音機中，音量旋鈕通過一個方向可變的磁通電阻將一個音頻信號轉(zhuǎn)換器變?yōu)榇磐?。擰動一個降壓旋鈕時，電阻值可能會逐漸慢慢變大，也可能會逐漸慢慢變小。流經(jīng)該旋鈕時的電阻值的輸出電流也可能逐漸迅速增加，或者慢慢降低，從而改變輸出電流值。不管是彩燈控制系統(tǒng)，還是水泵電機控制系統(tǒng)，都是使用了PWM調(diào)壓程序進行控制。它不僅具有可以阻礙輸入電流的能力，同時也可以使它具有電壓突變的能力。這樣一來，對于脈沖輸出的信號已經(jīng)是在作用的時間上平均的進行進行了信號的分配。在本次的系統(tǒng)中，對于脈沖調(diào)制的實現(xiàn)采用了微處理器，并且使用了軟件的方式。因此，使得對于不同延時時間的設(shè)定，就會得到不同占空比。具體的針對PWM調(diào)壓流程圖如下圖4-3所示：圖4-3PWM調(diào)壓流程圖5音樂噴泉控制系統(tǒng)的調(diào)試5.1系統(tǒng)調(diào)試當(dāng)軟件和硬件都已經(jīng)設(shè)計完成以后，還需要針對已經(jīng)設(shè)計的模塊進行調(diào)試，從而對于效果的觀察，然后進行問題的發(fā)現(xiàn)，并且及時的針對已經(jīng)出現(xiàn)的問題進行改進。而對于本次系統(tǒng)，主要是針對單片機的程序和硬件電路進行了調(diào)試，在進行電路檢測的時候，從中發(fā)現(xiàn)了很多錯誤，而且都比較低級。而對于電路設(shè)計的時候，沒有考慮的周全，這就導(dǎo)致了布線非?；靵y，不管是檢測電路的時候，還是后期維護的時候都帶來了極大的困難和不變。對于對于本系統(tǒng)的調(diào)試以后，實現(xiàn)了最后音樂噴泉的效果。當(dāng)電源接通以后，并且接入到了音樂以后，不管是燈光，還是水流都可以根據(jù)音樂的節(jié)奏進行律動。硬件控制中心采用了STC89C52單片機，在調(diào)試的時候，單片機性能良好，非常不錯。各個模塊都能正常運行。5.2控制系統(tǒng)實物圖根據(jù)實物圖可知，在整個音樂噴泉控制系統(tǒng)中，有一個單片機，8個LED燈，一個A/D轉(zhuǎn)換器，一個電源輸入接口，一個音頻輸入接口，一個復(fù)位開關(guān)，一個二極管等，具體的控制系統(tǒng)實物圖如下圖5-1所示。圖5-1控制系統(tǒng)實物圖總結(jié)與展望對于人們對于生活需求追求的日益滿足，音樂噴泉逐漸的被人們所認(rèn)知。與此同時，對于音樂噴泉的樣式也在發(fā)生著翻天覆地的變化。音樂噴泉不僅可以針對人們生活的場所進行裝飾，同時可以成為一種人們的娛樂設(shè)施。針對音樂噴泉的組成，主要包括了音樂，燈光和噴水。三者會相互進行結(jié)合，從而達到統(tǒng)一律動，這三者缺一不可。而本文主要是針對音樂噴泉控制系統(tǒng)進行了研究，此系統(tǒng)基于單片機進行核心的控制，具體的研究內(nèi)容如下。通過對相關(guān)研究文獻的查找和閱讀，可以更好的知道音樂噴泉和其控制系統(tǒng)在當(dāng)前的研究現(xiàn)狀，從而將此現(xiàn)狀作為研究基礎(chǔ)，在其基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新。本系統(tǒng)的主要控制核心為單片機，并且通過其他硬件和軟件作為了輔助，從而進行了音樂噴泉控制系統(tǒng)的整體。除了對本系統(tǒng)進行了基礎(chǔ)研究以外，還有一些創(chuàng)新點，對于這些創(chuàng)新點如下：目前所存在的音樂噴泉都是大型的音樂噴泉，而對于進行控制的時候所采用的控制系統(tǒng)都比較的復(fù)雜和大，并且在轉(zhuǎn)移的時候也非常的不方便。而本系統(tǒng)采用了單片機作為了核心控制系統(tǒng)，這樣一來就使得音樂噴泉控制系統(tǒng)變得體積小，并且反應(yīng)快。對于本系統(tǒng)已經(jīng)完全將音樂、燈光和噴水，以上三者進行了綜合控制，從而使得音樂隨著燈光律動，燈光隨著噴水律動。而如果當(dāng)其中一者出現(xiàn)了故障，那么不會影響其他兩者。雖然本系統(tǒng)經(jīng)過比較長時間的調(diào)查，而且已經(jīng)可以將開發(fā)出的音樂噴泉控制系統(tǒng)應(yīng)用到現(xiàn)實生活中。但是，由于本人精力和時間的關(guān)系，對于本系統(tǒng)還存在一些不足，具體的不足如下。對于本系統(tǒng)所適用的范圍比較單一，從而使得本系統(tǒng)只能針對部分的音樂噴泉進行應(yīng)用。希望自己以后有機會再進行此項研究，進一步深入的，全面的研究音樂噴泉。當(dāng)然我也要先補充自己，當(dāng)自己有了龐大的知識儲備以后，所有問題都會迎難而就。希望以后能在學(xué)習(xí)的道路上繼續(xù)耕耘，為祖國貢獻自己的力量，成為對國家有幫助的新型人才。本系統(tǒng)研究的是小型音樂噴泉，無法和大