基于单片机控制的音乐喷泉.docx

设 计 （ 论 文 ） 任 务 （包括原始数据、技术要求、工作要求） 课题目的： 本设计是一款基于单片机控制的音乐喷泉，音乐的播放由外部设备播放。根据有无音乐播放，启停喷泉。当有音乐信号时，获取声音强度进行滤波放大实时输出到变频器，作用到变速电机上，使喷头喷水产生随音乐起伏的效果。系统主要实现了声音的采集、音乐的播放、喷泉水柱的控制、乐曲的选择，彩灯控制等功能。 研究意义： 音乐喷泉是近几年出现的喷泉水景与音乐欣赏相结合的产物，它的出现改变了喷泉艺术单调不变的局面。在音乐的伴随下，喷泉的高度、灯光的色彩以及喷泉的造型等随着音乐变化而变化，使观众陶醉于音乐与水型的完美结合中！目前音乐喷泉出现了各种表现形式，比如大型广场喷泉、景区喷泉、超高喷泉、人工瀑布。由于音乐喷泉作为一种独特的人工景观，具有很大的观赏价值，各大广场、景区都有它的身影。可以说，音乐喷泉已经成了一种娱乐产业，具有很高的经济效益和社会效益。所以研究设计高水平的音乐喷泉技术是非常重要的！ 主要研究内容： 本次毕设主要任务是设计一款基于以单片机为核心的小型音乐喷泉系统。系统主要分为硬件设计和软件设计两部分，硬件设计主要为系统的单片机、音频以及水柱控制电路设计，软件设计主要为设计灯光与水柱的喷射方式。 1.本次毕业设计根据功能可以分为以下几个部分： 音乐控制部分：本设计的音频输入由外部的电脑、手机、mp3等音频播放设备提供。 信号采集部分：系统需要对采集到的音频信号进行预处理，主要目的在于为后续单片机滤波、放大、数据采集提供便利。 数字信号处理部分：此部分首先将模拟信号转化为数字信号，并把数字信号进行单片机处理，然后根据数字信号的强弱程度合理控制灯光的闪烁方式和水泵电机的转速。 驱动部分：为灯光和水泵电机提供驱动 2.本次设计的主要任务： (1)电源设计：本设计采用的电源电压为5v-12v （2）模拟信号的处理设计：模拟信号的处理设计需要利用放大滤波技术处理音频信号 （3）数字信号处理设计：此部分利用转化后的数字信号控制水泵和灯光 （4）音频电路设计：音频电路设计主要分为音乐放大和音频预处理两部分，音乐放大主要是将音乐进行放大处理,其中有一级和二级放大之分。音频预处理主要是将音频进行放大并将放大后的音频信号传输到单片机的数模转换收集器中。具体来说,音频信号在经过音频电路的预处理后再传输到单片机的数模收集器中,然后由系统的定时器针对音频信号以采样率为8K的速度进行采样。 （5）水泵控制设计：本水泵控制系统利用可控硅调相的技术来控制水泵的转速以此制造喷泉水柱的效果。具体实现过程为:首先由单片机的输入/输出接口输出波形,并利用可控硅的导通角的方式控制喷泉水泵的转速,以此改变喷泉的水柱的高度。 （6）灯光控制电路设计：灯光主要是为了增加音乐喷泉的整体色彩效果而专门设计的。所有灯光都采用LED灯，主要可分为红黄蓝绿紫等颜色，整体的灯光效果可设置2—3圈，每圈可设置5到6个灯。 （7）看门狗设计：在基于单片机的音乐喷泉系统中，单片机的工作情况不是特别稳定，抗干扰能力弱，会使整个系统工作不稳定。看门狗的设计极其重要。看门狗设计的主要思路为:如果单片机程序崩溃或者陷入死循环,不能正常地喂看门狗,则单片机就会自动恢复出厂设置,重新启动运行,保证了系统的稳定性。