音乐喷泉控制系统设计实施方案Word格式文档下载.docx
《音乐喷泉控制系统设计实施方案Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《音乐喷泉控制系统设计实施方案Word格式文档下载.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
Abstract
Withtheimprovementofpeople'
slivingstandardandyearnforbuildinggreencity,musicfountainismoreandmorepopularforitsuniquecharmandspecialfunctionlargenumbersofmusicfountainisincreasinglybuilt.
Accordingtothepresentsituationofmusicfountainnow,controlsystemofminitypemusicFountainbasedonAT89C51SCMwasintroduced．AsuccinctSCMcontrolcircuitwaspre—toobtaindatafromaspecificfountainpool.Waselaborated，whichwillaffectactionsofthep001．Finally,thestructuredrawingofmainprogramandthewatchdogprogramwereputforward.Theflowershapesarecontrolledbyprogramcontrollingorman-madekeystrokecontrollingelectromagneticvalves.Thecolor、thelightandshadeofrayarechangedbymusicalsignals.Sothatthecolor、thelightandshadeofray、thespringformischangedwithmusic’srhythmwhenmusicisplayed．
KeyWords:
musicfountain；
SCM；
SCMcontrol；
dataoffountainpool；
watchdogprogram
1绪论
1.1引言
随着人们生活水平的提高，人们对环境的要求越来越高,城市环境建设日益为人们所重视。
喷泉作为一种观赏性较高的艺术水景,不断的出现在城市的广场、公园及其它公共场所，早些的喷泉都是固定不可调的，显得有些单调，随着科技的发展音乐喷泉也进入了我们的城市。
音乐喷泉是现代科技与艺术的综合，音乐喷泉将喷水图形、彩色灯光及音乐旋律构成一个有机的整体，随着乐曲旋律和节奏的变化，各种不同的喷水花形相应的配合变换，在五彩绚丽的变幻灯光照耀下，构成一幅幅奇妙无比的景观、令人赏心悦目，叹为观止，在视听上获得极大的享受。
音乐喷泉的起源于1930年，德国人首先带出喷泉的概念，此后经过多年的发展，其音乐喷泉的设计及构造已变得更大型及复杂。
随着我国改革开放政策的不断实施，80年代中，我国也相继引进和自行设计建造了多座音乐喷泉，为美化环境，活跃人民的文化生活起了良好的作用。
通过学习和引进国外先进技术，加上自行研究和开发，喷泉的面貌不断更新，各种新水型层出不穷，音乐喷泉还可以同水幕电影、激光表演和舞台表演相结合，产生令人难忘的艺术效果。
我国现有上百家喷泉水景设备制造厂，经过市场竞争、优胜劣汰，我国已经出现了几家综合实力较强的大型喷泉水景工程公司，能够独立建设投资上千万元的特大型喷泉水景工程，并创造了一些世界之最的新记录。
总体上说，我国的喷泉水景技术已经达到了国际先进水平，其建设规模和市场需求更是其他国家所难以相比的。
本次设计内容有：
首先进行音乐喷泉产品的市场分析并制定总体方案及其系统规范，其次进行音乐喷泉硬件模块化设计，再次进行音乐喷泉软件模块化设计，最后是组装调试，并进行总结。
1.2小型音乐喷泉的发展现状
从喷泉概念的提出发展至今喷泉技术已越来越成熟，许多高科技技术也得到不断的应用。
起初，喷泉被用来装饰我们的城市出现在各大广场、公园等公共场所，为城市环境增色不少。
但是随着人们生活品质的提高，越来越多的人迫切希望小型的音乐喷泉能走进人们的家中，搬进室内。
目前，国内对小型音乐喷泉的研究和开发都较少，技术不成熟。
小型音乐喷泉不仅是一种观赏性较高的艺术水景，而且能增加周围空气湿度，减少空气中的尘埃，降低空气温度。
喷头向上喷出的水珠与空气中的水分子高速撞击后能产生
大量的负氧离子，从而对改善环境起着综合作用。
经过市场调查分析,随着人们生活质量的提高，小型音乐喷泉在国内的建设将会越来越多，市场前景较好。
综上所述，决定设计和开发小型音乐喷泉。
1.3本文主要研究内容
经过大量的调查，针对家庭用户要求价格实惠，在五百元以内是可以接收的。
要求系统有现场采集并处理的能力，如现场采集某音频设备播放的任意一首歌，并用水柱表现出来；
对于家庭用户要求不占地方，中等尺寸鱼缸就可以安装。
易于维护，用户能控制花型的变化等。
目前音乐喷泉的控制系统部件有可编程序控制器PLC、单片机、基本电路的组合等。
小型音乐喷泉可以使用基本电路作为控制器，但如果要求控制效果比较理想的话就离不开变频器；
使用PLC的话就必须给PLC一个控制信号，一般不单独使用PLC去控制音乐喷泉；
既然小型音乐喷泉的控制系统要求不是很复杂，而单片机具有对音乐信号采样和不是很复杂的处理能力，因此使用单片机可以直接利用处理后音乐数据去控制电机和电磁阀，进而控制音乐喷泉的花形、水柱高低等,而且成本最低，综上所述，本设计选用单片机作为小型音乐喷泉的控制系统部件。
模块化设计的内容有：
①喷泉硬件设计，在选择了鱼缸后，选择了各种喷头,灯具和潜水泵。
②潜水泵控制模块。
对于一般的家庭用户，不要求精确控制潜水泵转速,只要水柱的高低能反映声音强度的变化就行。
结合音乐与水柱要尽量同步，尽量降低成本，所以本系统不采用变频器调速，采用单片机程序及其控制电路完成调速。
③灯光控制模块。
尽量使用小功率的灯具设备，为了能使用各种灯具设备，减小软硬件设计难度，利用较便宜的音频调制灯光控制芯片。
④花型控制模块。
采用用户按键选择花型和程序自选花型两种形式，用户按键选择的花型通过LED显示出来。
⑤歌曲存储模块。
采用程序存储器来存储用户比较喜欢的歌曲，如有必要，可以扩展程序存储器。
⑥延时模块。
由于单片机处理数据的能力有限，为了便于以后使用傅立叶变换增加更多滞后时间，要求在外围采用硬件延时电路。
2喷泉硬件设计
2.1鱼缸设计
本音乐喷泉系统主要应用于大型金鱼缸中。
金鱼缸已经是批准生产了，其主要参数已经固定，本系统以圆形金鱼缸1500mm进行说明。
2.2造型方案设计
设计方案：
根据所选择的金鱼缸规格,喷泉管道设计如图2.1所示,设置十三个喷头，分内外两圈布置。
图2.1管道造型
2.3花型及喷头的选择
选择单射型、蒲公英型、向心型、礼花型、旋转型、水柱型、牵牛花型、蘑菇型花型，相应喷头参考如下表2.1[1]
表2.1喷头参考参数
喷头名称
喷头型号
水压
（kpa）
流量
（m3/h）
喷高
（m）
连接管直径
DN（mm）
连接形式
安装尺寸A（mm）
安装尺寸B（mm）
数量
树冰喷头
SB-219
12－45
0.6-1.13
0.2-0.5
20
内螺纹
140
+10
1
直流喷头
WX-117
43-67
0.2－0.4
15
701
+40
2
花柱喷头
HZ-112
24．2-47
0.3-0.74
25
100
+60
旋转喷头
XZ-307
25-50
0.5-1
+80
牵牛花喷头
PML50
60
1.20
0.40
160
+140
涌泉喷头
YQ-201
37.0-68.0
0.4-1
0.45-0.70
200
-80
孔雀开屏喷头
KQ-210
70
1.50
0.60
40
600
+450
扇形喷头
SX-213
-23
0.3-0.6
+120
雾状喷头
WZ-112
16-65
0.24-0.47
45
+20
礼花喷头
LH-207
3.4
0.3-0.7
加气喷头
JQ-309
44-65
0.2-0.37
230
+50
说明：
①喷头系列来源于宜兴市陶都喷泉设备厂。
②其中内圈选用一个牵牛花喷头和四个礼花喷头。
牵牛花喷头又称喇叭花喷头。
它是利用折射原理，喷水时形成均匀的薄膜，其形状在无风和一定的水压下可形成完整的喇叭花型。
这种喷水适用于室内或庭院的喷水池。
在喷头下方可安装阀门调节水量，同时还可以调节喷头顶部的盖帽，使喷水花型达到最佳效果，半球喷头与此原理相同。
雾状喷头它喷出的水滴非常细小，成为雾状，在阳光照射下可形成七色彩虹。
因喷嘴构造差异，喷出的水姿也有不同，喷水时噪声小，用水量少，一般安装在雕像周围。
直流喷头在各种场合的喷水池中广泛应用，并是音乐喷泉的必备喷头，这种喷头装有球型接头，可沿垂直方向15度进行调节，万向直流喷头可组合各种不同形状的喷射效果，射流的高低和角度的变化，可根据水池形状大小定。
孔雀开屏（半球蒲公英）喷头
半球蒲公英喷头也称孔雀开屏喷头，但它结构原理与构造形式和开屏（散射）喷头都不相同，而与蒲公英喷头基本相同，其区别仅在于它是半球形，喷出的水姿像半环蒲公英，又像孔雀开屏。
对水质的要求与蒲公英喷头相同，可应用于各种喷水池中。
花柱喷头是多孔散射喷头的一种，又名层花喷头、花篮喷头等。
喷水时，其外观形似一束鲜花，造型美观，安装方便，适用于各种场合的喷水池中。
旋转喷头是利用水流的离心作用和反作用力的推动，使喷头边喷水边旋转。
由于喷头的支管数目。
弯曲方向及喷头安装的倾斜角度不同，在喷水时形成美观多姿的不同造型．如旋转喷头、旋转花篮喷头。
涌泉喷头也是加气喷头的一种，又称鼓泡喷头、珍珠喷头。
喷水时能将气吸入，使水姿形成充满空气的白色水丘，这种喷头可用较少的水量获得丰满庞大的景观，它可广泛用于各种场合喷水池中。
礼花喷头是多孔散射喷头的另一种，又称莲蓬喷头。
由于它与花柱喷头的构造稍有不同，喷出的水姿与花柱也有区别，它的喷水造型尤如正在燃放的礼花，
升级会员 