音乐彩灯喷泉的设计与实现.doc

摘要：音乐喷泉是在原有的喷泉基础上融合了音乐以及彩色灯光元素的新型喷泉。曼妙的音乐声中，水柱随着音乐节奏变换着不同的高度以及形状，在彩色灯光的映射下散射、折射出不同的绚丽图案，一个由音乐、灯光、喷泉三者结合的3维画面就此显现。经济不停发展，社会不断进步，人们审美水平不断提高，因而也出现了城市景观方面的需求。音乐彩灯喷泉恰恰迎合了这种需求，给城市的夜晚带来了不一样的立体感受。

此次，音乐彩灯喷泉系统使用的是STC89C52单片机。首先，音乐输入部分，可根据个人喜好自由选择，无硬性条件约束。自选音乐通过音频接口传入控制系统，此时的音乐信号仍旧是模拟信号。在对模拟信号进行处理之前，需要对音乐信号进行放大，因此需要通过放大电路进行放大，将放大后的音乐信号传入A/D转换器，进行A/D转换。信号送入单片机处理之前，模拟音乐信号将转换为单片机可处理的数字信号。处理后的数字信号传入STC89C52单片机，单片机对音乐信号的频率以及节拍进行分析，分析完成后得到一组音乐的节奏以及节拍的完整信息。单片机根据处理后音乐信息，通过内部软件程序控制单片机各个I/O口，在程序中设置不同的音调对应的LED灯以及不同的潜水泵转速。STC89C52单片机根据音乐信息对硬件部分LED灯灯光变化以及水泵喷泉高度进行控制。因为，整个控制系统部分模块存在工作时间不一致的问题，因此需要设置延时电路，尽可能保证各个模块的一致性，得到更好的音乐、灯光、喷泉控制效果。最终，整体系统实现了在音乐节奏控制下的喷泉以及灯光的同步变化。

关键词：单片机；音乐彩灯喷泉；仿真与试验； 

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1 课题背景-1

1.2 音乐喷泉的发展现状-1

1.3 单片机概念-2

1.4 单片机的选择-3

第二章 总体设计方案-4

2.1 音乐彩灯喷泉总体控制设计-4

2.2 音乐彩灯喷泉总体框图-4

第三章 硬件电路设计-6

3.1 硬件电路整体原理图-6

3.2 音乐信号处理电路模块-7

3.2.1 音频放大电路-7

3.2.2 音乐采样处理-9

3.3 AD转换电路-9

3.3.1 ADC0832与单片机的连接-11

3.3.2 音乐信号输入电路-11

3.4 单片机电路-12

3.4.1 STC89C52单片机-13

3.5 时钟电路模块-15

3.6 水泵选择-16

3.7 灯光电路-16

3.8 延时电路-17

3.9 复位电路的设计-17

第四章 软件程序设计-19

4.1 系统整体流程图-19

4.2 喷池数据-20

4.3 控制潜水泵软件设计模块-20

4.4 音频信号处理-20

4.5 灯光控制模块-22

4.6 看门狗子程序-22

第五章 系统测试与功能分析-23

5.1 Proteus仿真软件-23

5.2 Keil软件-24

5.3 硬件故障分析与排除-25

5.4 软件故障分析与排除-26

5.5 软硬件功能分析-26

第六章 总结与展望-29

6.1 总结-29

6.2 未来展望-29

参 考 文 献-31

致 谢-32

附 录 A-33