2022年基于AT89C51单片机的音乐喷泉控制系统方案设计书.docx

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1、精品学习资源毕业设计报告题 目 基于 AT89C51 单片机的音乐喷泉掌握系统设计系别 电子工程学院专业 微电子液晶显示班级1101同学姓名闻佳 学号 100110227指导老师钱香2021 年 4 月欢迎下载精品学习资源基于 AT89C51 单片机的音乐喷泉掌握系统设计摘要：随着人们生活水平的提高和建立绿色城市的憧憬，音乐喷泉以其特殊的魅力和特殊的功能，愈来愈成为休闲消遣产业中的一项重要产品,音乐喷泉的兴建也越来越多；依据目前音乐喷泉的进呈现状，介绍了一个以 AT89C51 单片机为核心的小型音乐喷泉掌握系统；给出了一个简洁的单片机掌握电路，分析了输出地址，描述了不同类型的输出电路和输入电路

2、；介绍了从特定构造的喷池中获得打算喷池动作的喷池数据的原理；给出了主程序框图和看门狗子程序；采纳程序掌握来掌握花型；音频信号仍影响灯光颜色和灯光光线明暗的变化；从而使灯光颜色、灯光的闪耀和喷泉水姿随音乐节奏而变化；关键词：音乐喷泉；单片机；单片机掌握；喷池数据欢迎下载精品学习资源Control system of mini type music Fountain based on AT89C51 SCMABSTRACT ： With the improvement of peoples living standard and yearn for building green city, mus

3、ic fountain is more and more popular for its unique charm and special function large numbers of music fountain is increasingly built.According to the present situation of music fountain now, control system of mini type music Fountain based on AT89C51 SCM was introduced A succinct SCM control circuit

4、 was pre to obtaindata froma specificfountainpool .Waselaborated， whichwillaffect actions of thep001 Finally,the structure drawingof main program and the watchdog program were putforward.The flowershapes are controlledby program controllingorman-made keystroke controlling electromagnetic valves. The

5、 color、 the light and shade of ray are changed by musicalsignals. So that the color 、the light and shade of ray、 the spring form is changed with music s rhythm when music is played Key Words: music fountain ； SCM； SCM control ； watchdog program欢迎下载精品学习资源目录欢迎下载精品学习资源第 1 章 绪 论41.1 课题背景41.2 音乐喷泉的进展和现状4

6、第 2 章 音乐喷泉掌握系统硬件设计62.1 掌握系统硬件总体设计方案62.2 音乐信号的采集62.2.1 音频放大电路的设计62.2.2 采样定理82.3 单片机电路92.3.1 单片机的概述92.3.2 时钟电路的设计102.4 AD 转换电路102.4.1 ADC0809 与单片机 89C51 的连接112.4.2 输入电路122.5 潜水泵调速硬件方案设计132.6 灯光硬件方案设计142.7 解决系统时间滞后硬件电路设计14第 3 章 喷泉掌握系统软件设计163.1 喷池数据163.2 主程序框图173.3 掌握潜水泵软件设计模块173.3.1 潜水泵开关调速的原理183.3.2 潜

7、水泵开关调速的软件设计193.4 掌握电磁阀软件设计模块203.5 歌曲储备模块203.5.1 音频脉冲的产生203.5.2 音乐程序223.6 灯光掌握模块253.7 看门狗子程序253.8 试验仿真26结 论28致 谢29参考文献30附 录31附录 131附录 232欢迎下载精品学习资源第 1 章 绪 论1.1 课题背景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；喷泉作为一种观看性较高的艺术水景,不断的显现在城市的广场、公园及其它公共场 所，早些的喷泉都是固定不行调的，显得有些单调，随着科技的进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

8、，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协作变换，在五彩绚丽的变幻灯光照射下，构成一幅幅神奇无比的景观、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，德国人第一带出喷泉的概念， 此后经过多年的进展，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 岁月中，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，加上自行讨论 和开发，喷泉的面貌不断更新，各种新水型层出不穷，音乐喷泉仍可以同水幕电影、激光

9、 表演和舞台表演相结合，产生令人难忘的艺术成效；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，我国已经显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，并制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；1.2 音乐喷泉的进展和现状北京石景山古城公园的音乐喷泉，在悠扬悦耳的音乐声中，喷水可产生五六种变化，时而转动如银伞，时而飘忽如玉带，时而如金蛇狂舞，时而旋转飞溅喷出的花形有昙花、菊花、扶桑花、百合花和曼陀罗花，这是在80 岁月初期中国较早建设的一个音乐喷泉；南昌

10、的秋水广场是由“落霞与孤鹜齐飞，秋水共长天一色”的意境得名，秋水广场就是以喷泉为主题，集旅行、观光、购物的大型休闲广场；他的音乐喷泉最吸引人注目，是国欢迎下载精品学习资源内最大的音乐喷泉群，泉水面积1.2 万平方 M ，主喷高达128M ，是南昌的一俏丽景观，人们可以一边观赏音乐，一边观看滕王阁的美景；新加坡圣淘沙旅行区的音乐的设计与成效也是值得参考的，它布置在一个空旷而略有坡度的空间，面积很大，与圣淘沙车站前的长形喷水池共同组成为一个长达数百M 的综合系列喷泉，音乐喷泉位于系列喷泉的顶端；舞台为一假山堆叠的西洋式半圆柱廊组成，共分 3 层；白天，假山瀑布及两侧的喷泉群与3 层水池形成一处动静

11、结合的较为文静悠扬的水景园，入夜就有五光十色，美丽悦耳的喷泉景观，整个舞台区域东西面阔近百M ，南北深度约 40m，成为目前亚洲最大的音乐喷泉之一；表现出壮阔、绚丽的水景之美；以上几处音乐喷泉从建筑形势、音乐曲调及水舞表演的角度呈现了音乐喷泉的漂亮姿态，但是都属于大型的音乐喷泉，其掌握系统也多采纳 PLC 规律编程掌握，造价高，流量需求大，一般为特地的定量设计；即使这样，国内外的音乐喷泉掌握系统设计均以达到成熟的水平，而且仍有特地的生产设计厂家，供应设计、喷泉设备及安装等服务；目前，国内的音乐喷泉逐步向智能化、分散化、综合化、多样化的方向进展，于是对喷泉掌握系统的设计也提出了更高的要求；欢迎下

12、载精品学习资源第 2 章 音乐喷泉掌握系统硬件设计2.1 掌握系统硬件总体设计方案该音乐喷泉掌握系统的总体结构如图2.1 所示，由音乐输入系统、数模转换系统、单片机掌握系统和输出掌握系统等组成；图 2.1 系统总体结构框图2.2 音乐信号的采集前面已经介绍过，本文的讨论针对的是采纳外部音源的喷泉系统，因此在对音乐信号进行特点识别前第一要完成对模拟音乐信号的采集；音乐信号的采集主要包括音频放大和A/D 转换两个过程，下面分别进行分析；2.2.1 音频放大电路的设计外部音源信号的幅度一般较弱，因此必需要对原信号进行放大处理后才能送入 A/D 转换器；本文挑选了 LM386 芯片设计音频放大电路；

13、LM386 是美国国家半导体公司（ NS） 推出的系列功率放大集成电路的一种， LM386 具有功耗低、工作电压范畴宽、所需外围元件少等特点，在电子设备的音频放大电路设计中应用特别广泛，它使用了 10 只晶体管构成了输入级、电压增益和电流驱动级；其中 T1T6 组成 PNP 型复合差分放大器， T5 、T6 为欢迎下载精品学习资源镜像恒流源，作为T3 、 T4 的有源负载，使输入级有稳固的增益；电压增益级由接成共发射极状态的T7 承担，其负载也使用了恒流源，整个集胜利放的开环增益主要由该级决定； T8、T9 复合为一个 PNP 管，和 T10 共同组成互补对称射极输出电路，以供应负载以足够的电

14、流；D1 、 D2 供应了 T8 、 T9 、 T10 所需的偏置，使末级偏置在甲乙类状态；R5R7 构成内部反馈环路；从图3.2.1 可以看出， LM386 采纳双列 8 脚封装结构，它的工作电压范畴为 412V ，静态电流 4mA ，最大输出功率 660mW ，最大电压增益 46dB ，增益带宽 300kHz ，谐波失真 0.2%；图 2.2.1 LM386 封装形式及引脚定义在 LM386 的 DataSheet 上，供应了两种典型放大电路的设计方案；一种是在LM386 的 1 脚和 8 脚之间不接其他元件，此时放大电路的增益仅由内部电阻R5R7 打算，为 20 倍数（ 26dB），这种

15、方式外部电路元件最少，也最为经济；另一种通过在 1 脚和 8 脚之间串接不同的阻容元件，转变放大电路的沟通反馈量，从而转变放大电路的闭环增益；音乐信号的放大采集如图2.2.2 所示；外部音源（声卡、CD 机等）的模拟音乐信号分左、右声道分别进入放大电路，经过信号放大后，得到幅值放大后的音频信号；从图 3.2.2 可以看出放大电路的详细设计；在LM386 的 1 脚和 8 脚之间串接一个 10微法的电容C4，使内部电阻R6 被沟通旁路，放大电路的增益能达到最大值，200 倍数（ 46dB ）；再对音频放大电路的外围电路进行设计，电路中电容C1、C6 作为隔直电容， 电位器 P1 用于调剂音量的大

16、小，元件R2 、C5 有助于旁路高频噪音和改善输出的音质；电容 C3 作为去耦电容，一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声；电容 C2 就是作为旁路电容，将信号的中高频噪音旁路到地；经过放大电路的音频信号就送入 A/D 转换器进行采样，这里A/D 转换器要设置为双极性，即能接收负信号；欢迎下载精品学习资源图 2.2.2 音乐信号放大采集2.2.2 采样定理采样是指用一较高频率的开关脉冲对模拟信号进行取样，取出脉冲到来时刻所对应的模拟信号的幅度，这样就可以得到一连串幅度变化的离散脉冲；用这些离散脉冲序列代替原先时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化；如图 3.2.

17、2 所示，在对音乐信号进行放大处理后，就要通过A/D 转换将模拟信号采集进运算机，这就是音乐信号的采样；我们在对一个连续的音乐信号进行采样时，为了使采样后的样本序列能够包含足够的信息以使其能够较正确地重现原先的模拟信号，在采样时应当使采样频率满意采样定理的要求；采样定理的描述为“对一个模拟信号进行离散化时， 只要满意采样频率fs 大于或等于被采样信号的最高频率fm 的 2 倍，就可以通过抱负的低通滤波器，从样本值序列信号中无失真地复原出原始模拟信号”，这里的 fm 称为香农频率，这个采样定理又称为香农采样定理；实际应用中为了较好的防止频谱混叠失真，采样欢迎下载精品学习资源频率一般要稍大于信号最

18、高频率的2 倍；比如乐曲的音域频段假如在50Hz4000Hz 内，就要将 A/D 转换器的采样频率选定为10kHz ，才能满意香农采样定理的要求；2.3 单片机电路单片机要采集音乐信号，并据此调剂I/O 口的输出来掌握水泵和彩灯；主芯片选用AT89C51 单片机； AT89C51 单片机是一个低功耗，高性能的51 内核的CMOS 8 位单片机，片内含 8K 空间的可反复擦写1000 次的 Flash 只读储备器，具有256bytes 的随机存取数据储备器（ RAM ）， 32 个 I/O 口， 1 个看门狗定时器，3 个 16 位可编程定时器，具有ISP 功能，能够满意设计要求；使用简洁且价格

19、特别低廉；故系统的主掌握器采纳此方案；图 2.3 89C51 芯片2.3.1 单片机的概述AT89C51 是美国 ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8 位单片机，片内含4K bytes 的可反复擦写的只读程序储备器（PEROM ）和 128 bytes 的随机存取数据存取器（ RAM ） ,器件采纳ATMEL公司的 ATMEL公司的高密度、非易失性储备技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用8 位中心处理器（ CPU ）和 Flash 储备单元； AT89C51供应一下标准功能： 4K 字节 Flash 闪速储备器， 128 字节内部 RAM ， 32 个 I/O 口线

20、，两个欢迎下载精品学习资源16 位定时 /计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个双全工串行通信口，片内震荡器准时钟电路；同时， AT89C51 可降至0Hz 的静态规律操作，并支持两种软件可选的节电工作模式；闲暇方式停止CPU 的工作，但答应RAM ，定时 /计数器，串行通信口及中断系统连续工作；掉电方式储存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它全部部件工作直到下 一个硬件复位；单片机有四个数据输出端口，P0 口、 P1 口、 P2 口、 P3 口；由于 P3 口仍有很多特殊功能，如读写掌握、串行通信、外部中断等功能，所以P3 口不用作数据输入输出端口；P0 口具有很强的带负载的才能，除

21、了用作地址总线低八位以外，仍兼作拜访外接扩展程序内存时数据总线以及与A/D 转换器 ADC0809L连接的资料线； P1 口、 P2 口带负载才能相对比教弱，而 P2 口需要用作拜访外接内存的高八位地址线，因此P2 口也不作为数据输入输出口，剩下的 P1 口作为资料输出口；2.3.2 时钟电路的设计AT89C51 芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器；反相放大器的输入端为 XTAL1 ，输出端为XTAL2两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳固的自激振荡器，如图 2 13 所示：图 2-13 自激振荡器2.4 AD 转换电路输入的电压为沟通模拟量，不能直接送入单片机进行处理；因此第一

22、采纳全桥整流，滤波；使其成为直流信号，再采纳全桥整流，滤波；使其成为直流信号，再采纳了ADC 电路；其中 AD 芯片为 ADC0832 ；ADC0832 为 8 位辨论率 A/D 转换芯片，其最高辨论可达256 级，可以适应一般的模拟量转换要求；其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05V 之间；芯片转换时间仅为32s，据有双数据输出可作为数据校欢迎下载精品学习资源验，以削减数据误差，转换速度快且稳固性强；独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器掌握变得更加便利；通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的挑选；串行通信节省单片机 I/O 资源；ADC0809 各引脚功能：

23、 ADC0809 采纳双列直插式封装，共有28 条引脚；（ 1）IN0 IN78 条 IN0 IN7 为 8 路模拟电压输入线，用于输入被转换的模拟电压；（ 2）地址输入和掌握（ 4 条） ALE 为地址锁存答应输入线，高电平有效；当 ALE 线为高电平常， ADDA 、 ADDB 和 ADDC 三条地址线上的地址信号得以锁存，经译码后掌握8 路模拟开关工作，ADDA 、ADDB 和 ADDC为地址输入线，用于挑选IN0 IN7 上的哪一路模拟电压送给比较器进行A/D 转换；（ 3）数字量输出及掌握线（11 条） “START”为“启动脉冲 ”输入线，该线上的正脉冲由CPU 送来，宽度应大于1

24、00ns，上升沿清零SAR ，下降沿启动 ADC 工作； EOC 为转换终止输出线，该线上的高电平表示A/D转换已终止，数字量已锁入“三态输出锁存器 ”；OE 为“输出答应 ”线；（ 4）电源线及其他（ 5 条） CLOCK 为时钟输入线，用于为 ADC0809 供应逐次比较所需的时钟脉冲序列； VCC 为+5 电源输入线， GND 为地线； VREF+ 和 VREF- 为参考电压输入线，用于给电阻阶梯网络供应标准电压； VREF+ 常与 VCC 相连 VREF- 常接地或负电源电压；2.4.1 ADC0809 与单片机 89C51 的连接ADC0809 的时钟信号来自单片机89C51 的 A

25、LE 信号， 89C51 采纳 12MHz 时钟频率， ALE 为 2MHz ，经四分频后为500KHz 作为 ADC0809 的时钟频率；用P2.7 掌握 A/D 转换的启动与转换终止后数字量的读取；ADC0809的地址锁存答应管脚（ ALE ） H 和启动管脚（ START ）相连；由 P2.7 和 WR 信号经或非门供应的信号使P0.2 P0.0 供应的 3 位通道地址送入 ADC0809 进行锁存，用以选取通道号；转换终止信号EOC 作为查询信号；详细接口电路如图 2-4 所示欢迎下载精品学习资源图 2-4ADC08092.4.2 输入电路在这里，输入电路是指能对乐曲启停、乐曲节奏和声

26、音强弱等进行检测并将检到的信号以电平、脉冲或数字形式送至单片机的电路；为说明简洁计，这里仅介绍能反映乐曲启停的奏曲信号电路；由于有了它，音乐已不再仅是背景音乐，音乐已用来掌握整个喷池的动作与否，因而已达到了音乐喷泉的最基本要求；奏曲信号电路的框图如图2.4.2 所示；左右两路立体声信号经混合后送限幅放大电路放大，这样即使是极弱的乐曲信号也能有足够强度媳信号输出；整流滤波电路用以将信号转为单向信号；电压比较器用以将大于基准电压的单向信号变换成低电平有效的奏曲信号由之端输出；通过调整基准电压，可使电路既不受干扰的影响又灵敏度最大；奏曲信号电路的输出经 R3 送至光耦 4N35 在单片机 P1 5

27、引脚产生一低电平信号；图 2.4.2 奏曲信号电路框图欢迎下载精品学习资源2.5 潜水泵调速硬件方案设计方案一：采纳变频器，调速便利、简洁，只要掌握口电流范畴为4 到 20 毫安就可以， 精度高，缺点价格偏贵；方案二：采纳步进电机调速电路，这样会增加电路复杂性，掌握精度偏低，优点是价格偏低；本系统成本问题必需考虑，掌握精度要求不是很高，步进电机调速电路就可以满意要求；本系统采纳可控硅调相的方法掌握喷泉水泵的转速；电路如图2.5 所示，由单片机的I/O 口输出矩形波，通过光耦掌握可控硅的导通角，进而掌握水泵电机的转速，调整喷泉的输出高度；选用单相可控硅BT169 掌握 220V 的双向沟通电；沟

28、通通过二极管1N4007 （耐压值 1000V ）组成的整流桥后变为100Hz 脉动的直流，由单片机P0.4 依据音乐采样结果输出矩形波，通过光耦掌握可控硅的通断，以达到调相的目的；图 2.5 电机电路图采纳这种方法关键要保证矩形波与100Hz 脉动直流保持同相，由AD 采样的结果打算100Hz 脉动直流的每一个周期有多长时间是导通的；所以将100Hz 脉动直流分压后作为单片机内部比较器的一个输入端，另一个输入端接一个由5V 分来的固定电压；当比较器的欢迎下载精品学习资源输出结果发生变化时，由定时器定一段时间，这样就找到了每个周期的起点，然后再依据AD 采样打算不等的延时来输出矩形波导通可控硅

29、；AD 采样结果大，每个周期的延时短， 可控硅导通的时间长，水泵电机转速快，反之亦然；2.6 灯光硬件方案设计方案一：使用大功率，不同颜色的发光二极管；方案二：使用 LED 水下低压彩灯； LED- 水下彩灯系列除广泛使用于喷泉，瀑布水下照明外，仍可用于假山，桥梁等投光照明； 水下彩灯均采纳闻名荷兰菲利蒲公司产品，产品结构合理，颜色明艳，并进一步改进了其密封、防护和接线方式，广泛适合于各种喷泉；本次设计采纳水下照明和闪光荣灯，水下照明采纳LED 水下低压彩灯两个，闪光荣灯采纳不同颜色的发光二极管；图 2.6 彩灯的连接2.7 解决系统时间滞后硬件电路设计由于单片机采集数据并处理需要肯定的时间，

30、加上电机响应和水柱显示也需要肯定的时间；电机由一种转速到另一种转速的响应时间可以查电机参数得到，电动机的响应时间为 0.04S，单片机采集处理数据程序约为100 句，约为 0.6ms，水柱的显示延时可以通过水闸效应运算出来，经运算总延时约为0.2S；提出两种解决方案；欢迎下载精品学习资源方案一：采纳预处理，即把要掌握的音乐元素提前编辑好，提前掌握；方案二：采纳把音乐延时播放，即在音乐源与音响间加延时电路，调剂参数，使音乐与水柱的变化同步；音乐元素提前预处理一般使用在工控机等数字处理才能特别强的掌握系统中，使用单片机一般实现不了这个预处理目标；因此采纳延时电路6 把音乐延时播放，挑选方案二；欢迎

31、下载精品学习资源第 3 章 喷泉掌握系统软件设计程序采纳模块化结构，全部用到的常数或数组都用EQU 或 DATA 或 DB 伪指令定义与命名，以使程序易于修改、调试和升级；本系统将TO 溢出中断用于软件看门狗；3.1 喷池数据喷池数据是用以对喷池内的水泵、电磁阀和彩灯等进行开与关掌握的数据；一组可循环使用的这种数据，就打算了喷泉和彩灯的一个特定的变化形状；这组喷池数据可称为花样数据；对一个特定构造的喷池，这种花样数据可编写出很多；下面以图 3.1 为例说明花样数据的编排方法；假设期望外圈喷头每隔肯定时间顺次增喷 2 个喷头，且从 2 个经 4 步顺时针增至 8 个后，再顺次以同样的方向同样的速

32、度每次减喷 2 个喷头，即从8 个喷头经4 步减至 0；以后不断按上述规律循环变化；在这期间，里87654321XXX131211109圈和中心喷头始终不喷；在不考虑其它掌握的情形下，图4.1 喷池只需 2 个输出寄存器， 其各位掌握喷头定义如下：图 3.1 喷头布局例以上各位如为 1 时相应的喷头喷水，为0 时不喷水，就外圈喷头数据应为：0000 0011B0000 1111B欢迎下载精品学习资源0011 1111B1111 1111B1111 1100B1111 0000B1100 0000B0000 0000B如该花样数据定义为HYSJ01 就数据定义如下：HYSJ01：DB 03H ，

33、 0FH ，3FH ， 0FFH ， 0FCH ， 0FOH ， 0COH ， 00H ；外圈喷头数据DB 0,0 ， 0， 0， 0， 0， 0，0 ；里圈和中心喷头数据每次将花样数据输出时都是顺次取一列输出的，且可循环取用；明显这样的花样数据可以编不少，仍可将两个以上的数据搭配起来，组成新的更复杂一些的花样数据；3.2 主程序框图程序重新设置后，进入0000H 开头的主程序，其流程图如图3.2 所示；可以看出：P1 4 上的开关K打算是否测试输出通道；乐曲是否演奏打算了喷池是否有动作，即P1 5 的电平；拔码开关的设定值打算了延时多少倍的0 1 秒时间，即喷池动作转变的时间间隔：奏曲每停一

34、次大多数乐曲奏曲中间不会停，下次再奏曲就换一组花样数据，如用完了最终一组，以后就从头再取；也就是多个乐曲依次轮番循环使用编制好的喷池花样数据；3.3 掌握潜水泵软件设计模块目前，潜水泵结构简洁，成本较低，掌握便利，只有一种转速；要掌握潜水泵的流量变化，就必需使潜水泵的转速发生变化；我们使用无触点开关分时接通的方法提高潜水泵的转速档次，在硬件电路基本不变的条件下，使潜水泵具有十八档转速的调速才能和更好的节能成效，这种方法无需增加较多的硬件，仅在掌握器中采纳新的调速程序，即可达到提高潜水泵转速档次和节能的目的；欢迎下载精品学习资源开头初始化休止符自检调花形子程序取音符常数取简谱码指针取节拍常数查表

35、取常数启动T0终止码节拍时间到循环TR0清零，指针 +1TR0清零05S？终止图 3.2 主程序流程图3.3.1 潜水泵开关调速的原理潜水泵调速电路中，L 、M 、H 分别为单相潜水泵的低速抽头、中速抽头和高速抽头，单相潜水泵采纳电容运行方式，三个抽头与电源的连接由三个双向晶闸管TL 、TM 、TH 来掌握，当 TL 导通时潜水泵的低速抽头与电源连接，潜水泵低速运转，同样，TM 导通时潜水泵中速运转，TH 导通时潜水泵高速运转；我们采纳分时接通L、M 、H 的方法， 可以调剂潜水泵的转速，使潜水泵获得十八档转速的变速才能；设电源频率为50HZ ，其周期为 0.02S，取调速周期 TS=6T （

36、 T 为电源周期），低速调速时，调速周期内不接通任何一个晶闸管，就潜水泵的转速0，调速周期内全接通晶闸管TL ，就潜水泵低速运转，但假如在 6 个电源周期内， N 个周期接通晶闸管TL （ 0N6），其他时间不接通，那么，在潜 水泵的低速下可获得6 档更低的转速；同样，中速调速时，调速周期内全接通晶闸管TL ， 就潜水泵低速运转，全接通晶闸管TM ，就潜水泵中速运转，假如在6 个电源周期内 N 个周期接通晶闸管TM ，（ 6-N ）个周期接通TL ，那么在潜水泵的低速和中速之间可获得6欢迎下载精品学习资源档转速；同样道理，在中速和高速间又可获得6 档转速；由此可见采纳分时接通的方法， 可以使潜

37、水泵具有十八档转速的调速才能；3.3.2 潜水泵开关调速的软件设计单相潜水泵采纳单片机AT89C51 掌握，单片机的输出端口P2.0、P2.1、P2.2 经反相器与晶闸管 TL 、TM 、TH 的掌握极连接，当P2.0=“0时”，晶闸管导通，潜水泵可低速运转， 反之， P2.0=“1时”，晶闸管截止，潜水泵停转，即由P2.0 输出电位掌握潜水泵的低速档； 同样，由 P2.1 输出电位掌握潜水泵的中速档，P2.2 掌握潜水泵的高速档；采集的音乐信号经过傅立叶变换再去查幅值对应的分贝转速表直接得到转速代码，这样就可以掌握潜水泵的转速，再此只以生日欢快音乐程序为例，掌握潜水泵转速的方法如下：每个音符

38、对应一种转速代码，潜水泵的转速随音符转变而转变；调速程序必需经过一个最小时间1/4 拍才能输出一个转速代码的转速，在调速程序中，采纳一个储备单元（ 90H ）作为转速输入单元，另一个储备单元（95H ）记录晶闸管导通时间，并通过延时程序来实现；在调速程序中，我们采纳8 位数据记录电机的转速代码，其中低3 位（ b2b1b0）表示接通比例 N ，第 4、5 位（ b4b3）表示接通档次，高3 位（ b7b6b5）不用；接通档次表示调速为低速调速、中速调速仍是高速调速，其值为b4b3=00B ， 01B， 10B， 11B ，当接通档次为 00B 时，在转速代码设定的接通比例内接通晶闸管TL ，接

39、通比例外不接通晶闸管； 当接通档次为01B 时，在转速代码设定的接通比例内接通晶闸管TM ，接通比例外接通晶闸管 TL ，当接通档次为10B 时，在转速代码设定的接通比例内接通晶闸管TH ，接通比例外接通晶闸管TM ；当接通档次为11B 时，接通比例只有00H 一种，这时在整个调速周期内接通晶闸管 TH ，潜水泵高速运转；接通比例的取值范畴000B-110B ，由此可知，转速代码的取值范畴为00H-06H ， 09H-0EH ， 11H-16H 总共十八个代码，其中00H-06H 为低速档代码， 09H-0EH为中速档代码， 11H-16H为高速档代码；所以潜水泵除零速外共有十八档转速；上述方

40、法可以使潜水泵具备十八档转速的调速才能，但这个方法也有一些缺点，主要是： 潜水泵的转矩是脉动的，使潜水泵的机械噪声增大，在此我实行防止转子轴向运动的措施削减噪声，把潜水泵和水管固定；欢迎下载精品学习资源 低速档接通比例较低时，潜水泵主轴显现蠕行，不能正常工作，必需限制最小转速代码；可去掉低速档转速代码中最低接通比例的三个代码，保留转速较高的十五档转速；采纳改进的掌握位波形和限制最小转速代码之后，潜水泵在应用中取得较好的调速和调剂流量的成效；3.4 掌握电磁阀软件设计模块掌握阀主要是掌握喷池花型，由于采纳PA0 到 PA7,PB0 到 PB4 口掌握电磁阀，除去相同的花型喷头，所以喷池花型只有1

41、 到 256 种；可以人工按键挑选，其喷池花型值通过LED数码管显示出来，即第几号花型，挑选了喷池花型值就使相应的电磁阀通电，高电平口使电磁阀有电；高电平口使电磁阀有电，电磁阀编号与PA、PB 口的编号对应，就PA、PB 口的喷头数据一样；掌握电磁阀子程序模块DIAN ：MOVA ， 31H ；求出花型数据ADDA ，32H ADDCA ， 33HMOV34H ，A ；储存起来MOVDPTR ， #0F700H ；指向 1#8155 命令口MOVA ， #3H ； 设置命令字MOVXDPTR,AINCDPTR ；指向 1#PA 口MOVA ， 34HMOVXDPTR ， A；高电平口使电磁阀有

42、电INCDPTR ；指向 1#PB 口MOVA ， R7MOVX DPTR,A RET3.5 歌曲储备模块3.5.1 音频脉冲的产生如要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半欢迎下载精品学习资源周期的时间；利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将I/O 反相，然后重复计时再反相；就可在I/O 引脚上得到此频率的脉冲；利用单片机的内部定时器使其工作计数器模式（ MODE1 ）下，转变计数值TH0 及 TL0以产生不同频率的方法产生不同音阶，例如，频率为523Hz ，其周期 T 1/523 1912s，因此只要令计数器计时956s/1 s956，每计数 95

43、6 次时将 I/O 反相，就可得到中音DO （ 523Hz ）；每个音符使用一个字节，字节的高4 位代表音符的高低，低4 位代表音符的节拍，表3.2 节拍与节拍码的对比；假如1 拍为 0.4 秒， 1/4 拍是 0.1 秒，只要设定推迟时间就可求得节拍的时间；假设1/4 拍的节拍时间为 DELAY ，就 1 拍应为要求得 1/4 拍的 DELAY时间，其余的节拍就是它的倍数，如表4DELAY ，以此类推；所以只3.3 为 1/4 和 1/8 节拍的时间设定；表 3.2 节拍与节拍码的对比节拍码节拍数节拍码节拍数11/4 拍11/8 拍表 3.1 C 调各音符频率与计数值T 的对比表音符频率 H

44、z简谱码 T 值音符频率 Hz简谱码 T 值低 1DO26263628#4FA#74064860#DO#27763731中 5SO78464898低 2RE29463835#5SO#83164934#2RE#31163928中 6LA88064968低 3M33064021#693264994低 4FA34964103中 7SI98865030#4FA#37064185高 1DO104665058低 5SO39264260#1DO#110965085#5SO#41564331高 2RE117565110低 6LA44064400#2RE#124565134#646664463高 3M131865157低 7SI49464524高 4FA139765178中 1DO52364580#4FA#148065198#1D