文档介绍：基于单片机的音乐喷泉设计
作者:王晨晨 杨锦烨 彭璐 张煜启 逯玉兰
摘 要: 随着生活水平的提高,人们对精神文化的追求已不仅仅局限于旅游、游览风景等耗费大量fountain has high practicability and commercial value.
【Key words】: AT89C52 MCU; Music fountain; Interrupt response; 8255 electric circuit
0 引言
近年来,随着公共基础设施的不断完善,作为娱乐休闲产业的主流项目,很多大型戶外音乐喷泉受到人们的喜爱[1-2]。音乐喷泉的水型随着音乐的旋律和节奏有规律地变化,为大家献上一场美丽的视听盛 宴[3-4]。由于地域和面积的限制,它只能在平面上呈现喷泉的外观,不可能随时随地观看音乐喷泉,也不能带来临场的感觉。为此,本文设计了一种基于AT89C52单片机的室内音乐喷泉。它以观众的视听体验为出发点,将一个大型的户外展览作品浓缩成小规模的工艺展品,以小规模的展品代替庞大的展品,实现大型文艺景观的恢弘之美。
1 系统总体设计
系统的总体由硬件设计和软件设计两个部分组成。在程序控制喷泉动作的基础上,补充音乐系统,实现喷泉与音乐的结合。硬件主要由AT89C52单片机控制,由彩灯控制电路、喷泉执行器、功率放大器和音频模块组成。喷泉执行器包括水泵的设计、水泵压力的调节和喷射角的控制。根据水泵的功率和喷射角度,选择合适的动力装置。功率放大器的设计包括音乐节奏和音量联动,喷泉的节奏,并将一个小型音乐播放器和水泵串联起来组成功率放大器音频模块。功率放大器的音乐经过限幅放大、分频、AD转换后转换成数字信号,送入单片机,成为节拍控制的信号源。当系统检测到有音频信号时,输入接口获得旋律并通过模拟量卡实时输出到变频器,变频器作用于步进电机,使喷泉水柱产生随音乐波动的效果。系统总体框图如图1所示。
2 系统硬件设计
系统硬件设计主要包括单片机电路、音频电路、步进电机控制电路和彩灯控制电路这四个组成部分。
(1)单片机电路。电路结构图如图2所示。本系统选用AT89C52作为主控芯片,它是一款8位CMOS微控制器,灵活的8位运算性能使得它可以广泛应用于许多控制系统中[5-6]。AT89C52单片机具有节电模式和断电模式,在很大程度上保证了单片机的稳定运行。该模块使用简单,价格低廉[7]。单片机电路模块主要用于采集音乐信号,并根据调节I/O口的输出控制水泵和彩灯。
(2)音频电路。电路结构图如图3所示。由音频放大器和音频预处理电路组成。音频放大器用来放大音乐信号,音频预处理电路是对放大后的音乐信号进行滤波,然后将处理后的音乐信号传送到单片机的AD转换后进行采集。
(3)步进电机控制电路。电路结构图如图4所示。系统采用四相步进电机。本系统中的L297步进电机采用四相八拍的驱动方式,可以降低信号对装置的影响,并与L298结合形成一个完整的控制电路,可以驱动步进电机产生更强大的力量,产生层次分明的喷泉水柱,增强观赏效果[8]。
(4)彩灯控制电路。电路结构图如图5所示。Led水下彩灯具