文档介绍：第一章绪论
喷泉现状及发展
喷泉起源很早,公元前6世纪在巴比伦空中花园中已建有喷泉。古希腊时代就已由饮用水的泉逐渐发展成为装饰性的泉。有一种说法认为,喷泉起源于伊斯兰国家的斋戒沐浴给水方法。文艺复兴时期喷泉技术有很大的发展,这一时期的喷泉多与雕像、柱饰、水池等结合造景。中国古典园林崇尚自然,力求清雅素静,富于野趣。在园林理水方面重视对天然水态的艺术再现,对于人工造成动态水的喷泉应用较少。
时至近代,科技发展,各种形式的喷泉应运而生,音乐喷泉、程控喷泉、旱地喷泉、跑动喷泉、光亮喷泉、趣味喷泉、激光水幕电影、超高喷泉等。随着城市活动场地限制和人们对生活品质追求,未来喷泉将朝向室外大型及室内发展,而室内喷泉以其容易维护、调试简单、成本低廉逐渐走进人们的生活。
单片机自20世纪70年代问世以来,以其极高的性能价格比,受到人们的重视和关注,应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点,在我国,单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面,而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。本文介绍基于51单片机控制的室内小型音乐喷泉模型,以步进电机为动力实现数字化转动、调速,具有设备简单、变幻形式多样的优点,辅助彩灯更是增添了情趣。

现在市场上流行喷泉大多由电脑控制,或者数码控制阀和电脑控制有机结合,具有设备复杂、成本较高的缺点,且数码控制阀工作不稳定需人工看守、护理,增加运行费用。而采用单片机控制的电路,具备设备简单、控制工作稳定,需用控制电压低节约能源,实现远距离操作,抗干扰能力强、环境要求不高,编程实现简单、变换容易等优点。
该模型由8051芯片来实现系统设计,此芯片内部带有8Kb的程序存储器,外部可以扩展32K的数据存储器,足以满足系统要求。因为本设计是试验性质,不需要太大的数据量,所以该模型音频部分直接通过编程烧录在单片机内部。再由单片机控制
彩灯与步进电机,单片机具有反应快、工作稳定等优点,避免了延时对系统的影响,使音乐、灯光、水柱变换完美结合,提高了可观性。由于程序可以灵活变换,这样喷泉的样式也可变幻莫测,更加吸引人们眼球。

本课题用程序延时的方法,使单片机产生1KHZ的方波,,使蜂鸣器发出1KHZ的响声。由P1口连接8个共阳极发光二极管,使彩灯随着变换亮度体现音阶高低,渲染快乐气氛。~,通过ULN2003产生驱动较大电流,驱动步进电机随着音乐信号高低产生不同转速,这样变化多端的水柱就形成了。
当一首歌曲播放完毕,系统自动回到程序起始位置,这样形成连续的水柱变化;当系统由于人为或者突然断电时,自动复位到起始位置,下次继续从头开始变化。单片机可以通过程序覆盖随时更改,这样操作简单,适于普通百姓制造不同氛围,令自己的生活充满情调、新鲜。
第二章方案论证
设计中我们考虑了两种设计方案,两种设计方案中主要去区别在于硬件电路的不同,对于本设计通过模拟电路和单片机设计均可以实现,最后根据设计要求、可行性和设计成本的考虑选择了单片机设计的方案。现在一一介绍论证如下:
[方案一:]
此方案采用的是模拟电路,其中涉及有几部分:
(1) 基准频率产生器,产生基准频率,其值应根据音调发生器的频率要求决定。电路可由晶振构成时钟脉冲振荡器。
(2) 音调发生器,音调发生器产生各个音区与音符所对应的频率;音符代码存储器,用来存储与乐曲的音符对应的数字代码及乐曲的数量。
(3) 通常先将乐曲进行编码,再将其代码存储在EPROM存储器。
(4) 节拍发生器与地址计数器,节拍发生器的振荡频率由乐曲演奏的速度所决定。演奏的速度越快,节拍发生器的速度越高。
(5) 再将乐曲解码,通过D/A转换,输出模拟信号。
(6) 将信号通过滤波、放大,外接负载。同时由信号控制彩灯变化,以及经放大接入电机。
其系统原理如图2-1所示:
EPROM存储器
脉冲信号发生器
外部音频
信号解码
D/A转换
滤波放大电路
负载
彩灯控制电路
水泵控制电路
音频采样编码
模拟信号
图2-1系统原理图
[方案二:]
此电路采用数字电路,涉及以下几部分:
(1) 单片机及其外围设施,包括时钟电路与复位电路。给系统提供基准工作频率,并初始化系统。
(2) 信号控制程序。该程序根据音节不同频率,具体数字化,以此来控制彩灯变化及步进电机转动。
(3) 电机驱动电路。该部分主要因为单片机输出信号电压低,要用芯片产生