基于PLC的音乐喷泉控制系统设计

基于PLC的音乐喷泉控制系统设计
基于PLC的音乐喷泉控制系统设计

课程设计说明书题目: 基于PLC的音乐喷水池系统设计

系别:机械工程学院

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指导教师:

2014 年0 1 月15 日

安徽理工大学课程设计(论文)任务书

安徽理工大学课程设计(论文)成绩评定表

随着国民经济的发展,城市建设日新月异,喷泉水景逐渐成为了城市中一道靓丽的景观。在大型公园、广场、楼盘社区随处可见,只是规模大小、控制方式存在差别。特别是利用现代化的控制技术,将喷泉的造型(根据喷头分布情况组成的花形)、音乐、灯光三种元素进行有机地结合,相互映衬,使喷泉展现出美轮美奂的景象,享有“水上芭蕾”的美誉。

PLC是一种用于自动化控制的专用计算机,实质上属于计算机控制方PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点,所以基于PLC的音乐喷水池应用而生,利用PLC控制音乐喷水池也变得越来越普遍,同时,随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展,交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动性能、高效率、高功率因数和节电效果,广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。所以利用PLC控制喷水池也变得方便,高效。

关键词:PLC; 音乐喷水池 ; 梯形图

第一章绪论 (1)

第二章PLC 简介 (2)

2.1 PLC的由来 (2)

2.2 PLC的定义 (2)

2.3 PLC的构成 (3)

2.4 PLC的各组成元素的构成及功能 (3)

2.5 PLC工作原理 (5)

第三章控制系统的硬件设计 (7)

3.1 PLC控制系统I/O口的估算 (7)

3.2 PLC模块及扩展模块 (7)

第四章. PLC音乐喷水池软件系统 (9)

4.1 实施步骤 (9)

4.2 小型音乐喷泉自动控制系统 (10)

4.3 方案设计 (10)

第四章程序调试与运行 (18)

4.1 实验台接线图 (18)

4.2 PLC和音乐喷水池接线图 (18)

4.3 程序运行监视图 (19)

4.4 程序运行状态 (20)

4.5 程序调试 (21)

总结 (23)

参考文献 (24)

第一章绪论

音乐喷泉是一个使用音乐的主体元素(频率,振幅,音调和节奏)与花型组合控制喷泉,水柱高度,距离变换和光的颜色组合与亮度变化。音乐喷泉是人工喷泉现代控制技术的使用,是融合了基于程序控制的音乐喷泉控制系统,通过水和轻音乐喷泉控制相结合的变化而变化,从而实现光与色的组合、音乐的情绪、喷泉的生动丰富的表演内涵。

随着可编程控制技术的发展,可编程序控制器和变频器技术在喷泉控制领域发挥着不可替代的作用。即使用一个小型PLC的音乐喷泉控制系统频率转换器,可以实现控制喷泉灯,水泵,接线简单、编程与音乐节奏和情感以及流水灯的多点结合,便于适合追求时尚家居生活和娱乐。目前,音乐喷泉的控制中最常出现的是实时控制。

小型PLC的音乐喷泉控制系统基于现实生活中的应用前景,值得推广。在设计过程中,采用可编程控制器实现音乐喷泉的控制。尤其是在现场总线和工业自动化领域的控制网络中开辟了一个新的发展空间。PLC及其外围设备的设计是依据易于形成一个整体的工业控制系统,便于扩充功能的原则。

考虑到音乐喷泉系统的控制复杂性,若采用继电器控制,其控制可靠性较差。若采取PLC 控制,PLC是由程序控制,是一种软连接,大大的提高了可靠性。可编程控制器是音乐喷泉的控制核心,可编程控制器是整个系统的“大脑”,开关量转换音乐频率来控制喷泉的变化和闪烁的灯光都是通过程序实现的。可编程控制器,简化了控制电路,提高工作速度和系统运行的可靠性和灵活性,而且还增强了喷泉工程的自动化及智能化。

第二章PLC简介

2.1 PLC的由来

在PLC问世之前,工业控制领域中是继电器控制占主导地位。继电器控制系统有着十分明显的缺点:体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差,尤其当生产工艺发生变化时,就必须重新设计、重新安装,造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状,1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM),为了适应汽车型号不断更新的要求,以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势,提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置,为此,特拟定了十项公开招标的技术要求,即:

1)编程简单方便,可在现场修改程序;

2)硬件维护方便,最好是插件式结构;

3)可靠性要高于继电器控制装置;

4)体积小于继电器控制装置;

5)可将数据直接送入管理计算机;

6)成本上可与继电器柜竞争;

7)输入可以是交流115V;

8)输出为交流115V,2A以上,能直接驱动电磁阀;

9)扩展时,原有系统只需做很小的改动;

10)用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。根据招标要求,1969年美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台PLC(PDP—14型),并在通用汽车公司自动装配线上试用,获得了成功,从而开创了工业控制新时期。从此,可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来,而且,在工业发达国家发展很快。

2.2 PLC的定义

在PLC的发展过程中,美国电气制造商协会(NEMA)经过4年的调查,于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程序控制器(Programmable Controller),英文缩写为PC,并作如下定义:“可编程序控制器是一种数字式电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令,并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能,用来对各种机械或生产过程进行控制。”

国际电工委员会(IEC)曾于1982年11月颁布了可编程序控制器标准的草案第一稿,1985年1月又发表了草案第二稿,1987年2月颁布了草案第三稿。该草案中对可编程序控制器的定义是:“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用

而设计。它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、和算术运算等操作的指令。并通过数字式和模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备,都应按易于与工业系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。

定义强调了PLC应直接应用于工业环境,它必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。

2.3 PLC的构成

从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU 板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。

2.4 PLC的各组成元素的构成及功能

2.4.1 CPU

CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程序存储器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路。

对使用者来说,不必详细分析CPU的内部电路,但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它读取指令、解释指令及执行指令,但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算,在控制器指挥下工作。

寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指挥下工作。

CPU速度和内存容量是PLC的重要参数,它们决定着PLC的工作速度,IO数量及软件容量等,因此限制着控制规模。

2.4.2 I/O模块

PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了PLC 的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。

I/O种类有开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出(AO)等。

开关量是指只有开和关(或1和0)两种状态的信号,模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下:

开关量:按电压水平分,有220V AC、110V AC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。

模拟量:按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。

2.4.3 内存

内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。不同机型的PLC 期内存大小也不尽相同,除主机单元的已有的内存区外,大部分机型还可根据用户具体需要加以扩展。

2.4.4 电源模块

PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有:交流电源(220V AC或110V AC),直流电源(常用的为24V AC)。

2.4.5 底板或机架

大多数模块式PLC使用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的联系,使CPU能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。

2.4.6 PLC系统的其它设备

(1)) 编程设备:编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件,用于编写程序、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况,但它不直接参与现场控制运行。某些PLC也配有手持型编程器,目前一般由计算机(运行编程软件)充当编程器。

(2)人机界面:最简单的人机界面是指示灯和按钮,目前液晶屏(或触摸屏)式的一体式操作员终端应用越来越广泛,由计算机(运行组态软件)充当人机界面也非常普及。

(3)输入输出设备:用于永久性地存储用户数据,如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器,输入模拟量的电位器,打印机等。

2.4.7 PLC的通信联网

依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此,网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著,甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。

PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口,还有一些内置有支持各自通信协议的接口。

PLC的通信,还未实现互操作性,IEC规定了多种现场总线标准,PLC各厂家均有采用。对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲,选择网络非常重要的。

首先,网络必须是开放的,以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展;其次,针对不同网络层次的传输性能要求,选择网络的形式,这必须在较深入地了解该网络标准的协议和机制的前提下进行;再次,综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题,确定不同层次所使用的网络标准。

2.5 PLC工作原理

2.5.1 I/O接口

在PLC(可编程控制器)中,客户所设计的用户程序通过一边读写PLC内的存储器区域(欧姆龙称「I/O存储器」)的信息一边将指令从开始到最后逐个执行的方式来进行处理。另一方面,对于与PLC或I/O单元直接相连的感应器/开关等PLC外的数据,按照一定时序,会与PLC内的「I/O存储器」的数据一并更新。这种PLC外的数据与PLC内的I/O存储器的数据的一并更新,即称为「I/O刷新动作」。

2.5.2 周期时间

在PLC处理周期中,从I/O刷新执行(开始)到下一次的I/O刷新执行(处理)之间的时间,即周期时间。

周期时间包含共通处理(自我诊断)、用户程序执行处理、I/O刷新处理、外围服务处理等所需要的时间。

1 如周期时间过长,则与PLC外部进行数据更新的周期变长,输入输出的响应时

间变长,导致无法获取比周期时间短的输入的变化。

2 如周期时间短,则输入输出的响应时间变短,可进行高速处理。

3 如更改周期时间,则命令的执行间隔及输入输出的响应时间也会改变。

2.5.3 中断任务

通常,在PLC的处理周期内,用户程序包括I/O刷新等其他处理,将按顺序执行。

在这个处理周期中能够优先执行的处理,即中断任务。如事先指定的中断条件成立,则中断处理周期,优先执行该处理。

2.5.4 I/O分配

在用户程序中,为了对PLC内装载的输入输出单元的输入、输出信号进行处理,有必要事先为其分配PLC内的I/O存储器的地址。将PLC内装载的单元的输入、输出

信号分配到I/O存储器上,即为I/O分配。CPU单元即根据该I/O分配信息执行装载单元及I/O刷新动作。

将PLC内装载的单元的输入、输出信号分配到I/O存储器上,即为I/O分配。CPU 单元即根据该I/O分配信息执行装载单元及I/O刷新动作。

2.5.5 CPU单元的存储区域

在PLC内,进行用户程序、I/O存储器的数据及注释信息、CPU单元及高功能单元的设定信息、登录I/O表信息等各类的数据的处理。保存这些PLC所处理的全部数据的地方,即CPU单元内的存储区域。

2.5.6 用户程序区域

记录客户所设计的用户程序。

2.5.7 I/O存储器区域

通过指令的操作码,可以访问该区域。记录通道I/O(CIO)、内部辅助继电器、保持继电器、特殊辅助继电器、数据存储器、扩展数据存储器、计时完成标志?当前值、计数完成标志?当前值、任务标志、变址寄存器、数据寄存器、条件寄存器、时钟脉冲等的信息。

l/O存储器区域的数据中包括:断电后恢复时,内容会被清除的区域,以及可保持以前的信息的区域

2.5.8 参数区域

PLC所处理的各种初始设定信息。

记录PLC系统设定、登录I/O表、路由表、CPU高功能单元系统设定等的信息。

第三章控制系统的硬件设计

音乐喷泉逻辑控制系统的控制核心是PLC,在建立一个PLC控制系统时,哪些信号需要输入至PLC,PLC需要驱动哪些负载,以及采用何种编程方式,都会影响到其内部I/O点数的分配,首先需要把系统所需的输入/输出数量明确,其次按需要确定各控制动作的顺序和各控制装置彼此间的关系。在确定控制系统各环节的关系后,进行分配输入/输出设备点。

因此, PLC音乐喷泉控制系统的设计首先要解决的问题是I/O点数的确定,它不仅决定着系统硬件部分的设计,也是系统软件编写的前提。在估算PLC的输入/输出点、内部继电器、定时器、计数器之后,就可以对PLC进行选型,并进一步进行输入/输出量的确定。

3.1 PLC控制系统I/O口的估算

小型音乐喷泉控制系统的设计I/O点时,依据PLC 的I/O节点使用原则,应预留出一定的I/O点扩展时使用。可以根据系统的控制要求大体确定控制系统的输入输出点数。

1、估算系统数字量输入点数

根据音乐的旋律和音频信号的大小来控制喷泉水柱的高低,所以其数字量输入只需要满足系统启动、停止两个功能。如表3.1所示

2、估算系统模拟量输入点数

将音频信号转化成PLC能识别数字量信号的过程中需采用一个A/D转换模块,因此模拟量输入点为1个。如表3.2所示

3、估算系统数字量输出点数

系统数字量输出由变频器开关量控制和灯光开关量控制两个部分,变频器包括启动和调速两种控制量。

3.2 PLC模块及扩展模块

1 PLC模块

该模块主要包括CPU、电源和I/O点三部分。CPU主要负责程序的运行工作; CPU供电以及与CPU模块相连的其他模块的用电需求都由此电源模块部分提供;该模块自身带的一定数量的开关量I/O点,若足以达到控制系统的要求,则可以不需要扩展开关量I/O模块。

图3-1PLC模块

2 扩展模块

因为通常CPU模块本身的I/O点有限、且无模拟量I/O点,所以需要一些特殊功能扩展模块:数字量I/O模块、模拟量I/O模块等,音乐喷水池的扩展模块如下图所示

图3-2音乐喷水池模块

第四章. PLC音乐喷水池软件系统

喷泉是利用水泵工作所产生的压力,从喷头喷射出水柱,将若干台水泵按照一定的型号、位置进行安装,结合不同类型的喷头,就可以产生各种各样的花形。我们可以将每一台水泵视为一个工作点,编制程序,通过PLC的模块实现对每个点的控制,也就是通过对每台水泵

执行回路中的接触器或传动装置进行控制,达到控制水泵工作状态的目的。为展示喷泉的艺术感,通常会配以相应的曲目,根据所选曲目的节奏快慢、抑扬顿挫,编制相应的水泵控制程序来体现音乐的内涵。其中,最重要的环节就是时间同步,即将乐曲的播放时间根据节奏、乐感分解为若干个时间段,在每个时间段内编制相应的水泵、灯光控制程序,调整曲目播放的时间精度和PLC编程的时间精度相同,而且在同一时间段内,水泵和灯光的子程序工作时间相同,从而在视觉上达到同步的观赏效果。

4.1 实施步骤

4.1.1 水泵的控制

根据水泵的型号、花形及分布位置,进行统一编号,并与PLC模块的点数编号一一对应,将同一花形的水泵进行编组,对每组花形的水泵的工作先后顺序、工作方式(整体还是单独)进行排列组合,编制相应的子程序并进行编号,赋予对应的工作时间数值,控制水泵的工作

时间,工作时间类型可持续,也可以间断,两者的表现形式为静态和动态。

另外,通过添加变频器来表现柔美曲目的花形,增添喷泉的美感。在PLC和变频器之间建立对应的等量关系,将PLC的数字信号转换为变频器控制水泵转速的模拟信号,实现水泵的动态工作状态,然后根据花形的形状要求对其进行排列组合,编制相应的子程序并进行编号。

4.1.2 灯光的控制

根据灯光的颜色(最好选取红、黄、蓝三原色)、安装位置、照射角度,进行灯光工作状

态的排列组合,编制相应的子程序,赋予对应的工作时间数值,与水泵花形的时间类型、数值相一致,其颜色可以一致,也可以不一致体现动感,还可以进行某两种或某三种颜色的叠加,生成另外不同的颜色,丰富灯光的色彩。

4.1.3 时间同步

这是整个音乐程控喷泉控制中最重要、最关键的环节,因为音乐程控喷泉展示整体效果的协调性直接与时间同步有着非常密切的关系,如果时间同步有差异,会导致音乐、花形和灯光不是一个整体,观赏效果大打折扣,所以此环节是核心环节。

“时间同步”在这里包含了三个层面的时间。其一,是指音乐播放时间段的精度和PLC

控制程序时间段的精度相一致,而且两者之间的关系是同时开始、同时停止;其二,根据音乐曲目的节奏、气势所划分的播放时间长度,要与相对应的水泵、灯光子程序所持续工作的时

间长度一致,也就是水泵花形和灯光要随着音乐曲目产生的变化而变化,否则观赏时会出现音

4.2小型音乐喷泉自动控制系统

4.2.1 方案设想

对于小型企事业单位或家庭而言,要建立一个音乐喷泉系统,我认为一次性投入不能太大,与大型音乐喷泉系统相比,规模应大大缩小,功能也没有必要那么完备。除具备随音乐变化外,再加上几种变化就可以满足需求。就比原来仅仅单一手动调节水柱变化要强许多。尤其对已有喷泉的单位,则投入将更小。只需投入变频器一台或两台、PLC一台、触摸屏一个、DVD一台即可。总投入应在2万元以内(如果原喷泉功率不是十分大的话),是任何一个单位或富裕家庭都能承受的水平。

我的设想是利用音乐的高低通过PLC控制变频器的输出频率,从而改变电动机转速,从而去改变水泵水柱的高低,利用变频器的多段速控制,不需要另外增加通讯模块,可降低成本,同时也具备15种转速变化之多,基本可以反映出音乐强弱变化的全貌。另外,配备一话筒,可以测量人们喊话音量的大小(用水柱高低变化来衡量)。具备一定的趣味性。如果仅有水柱随音量变化而变化这一种功能,则功能太过单一。所以,我设想当不播放音乐时,应该具备按一定的规律进行水柱高度和喷洒时间的自动控制功能,并且水柱的喷洒高度和时间可以由用户来调节(或者通过触摸屏修改)。从而增加系统的实用性,提高系统的附加值。而该功能可以通过PLC编程实现,且较容易实现和扩展。

4.2.2 方案可行性论证

从技术性角度来看,设系统所用技术均为现代新技术,具有很高的技术含量。从系统的可靠性来看,所增加的设备、PLC、触摸屏、变频器,它们的使用寿命都相当长,尤其是PLC,故该系统可靠性高,后期维护维修费用十分小。

从经济性来看,对于企事业单位,2万元投入更是小菜一碟。

综上所述,该系统具有良好的开发价值,具有广阔的应用前景。

4.3方案设计

4.3.1.实验目的

用PLC完成音乐喷水池的过程

4.3.2.音乐喷泉自动控制设计

一、控制原理

1.控制系统组成

音乐喷泉的控制系统由音乐信号处理电路(包括F/V转换电路、模/数转换电路、信号隔离电路),PLC及变频控制电路,潜水泵和彩灯控制电路,稳压电源电路和音响设备组成。

2.音乐喷水池演示板结构如图

图4-1音乐喷水池布置图

音乐喷泉自动控制原理图 B、音频信号转换为PLC输入的设计

考虑到变频器和电动机及负载的惯性问题,决定每隔15秒采样一次音乐电平高低(采样频率过高,变频器、电机及水泵无法反应过来)。该每隔5秒采样一次可以通过PLC自身实现,(依靠PLC输出对继电器定时控制),经ADC量化,编码为四位二进制数码(除0000外,0001-1111刚好15种变化,可以对应多段速的15段速控制),采用输出可以直接驱动发光二极管的ADC,可以将其输出直接作为PLC的输入,可以减少输入模块,降低成本,而音频—电平可以参照现有电平指示电路即可。故得出音频转化为PLC的输入设计如下:

注意:该指示电路的电源由PLC自身供给,地与PLC输入COM连接。 C、音乐喷泉PLC 程序设计

二.实验原理与步骤

1. 控制要求

(1)按下启动按钮,主电机Y0上电音乐上电开始工作

(2)主电机Y0工作500ms后停止工作,Y1至Y7开始间隔500ms轮流工作

(3) 当Y1至Y7一个循环后同时一起输出1秒后停止1秒再同时输出

(4)当完成一个大循环以后回到单独主电机Y0上电,开始新的循环

2.实验步骤

(1)打开实验台电源,编程器与PLC连接

(2)根据具体情况编制输入程序(如上文所述),并检验是否正确

(3)按图接线,实验台与音乐喷水池模块,检验连线是否正确

(4)启动程序,观察运行结果

三、输入输出分配

由于音频采样及控制需4个输入,外加启动与停止共需6个输入输出控制变频器的多段速控制,15段速需PLC4个输出点,外加转向控制一个点,采集控制一个点,共需6个输出点,从而得出下表。

I/O地址分配

表4-1 I/O地址分配表

指令表

0LDI X000 29 OUT Y002

1ZRST S0 S20 30 OUT T2 K5

6RST Y010 33 LD T2

7LDP X000 34 SET S3

9SET S0 36 STL S3

11SET Y010 37 OUT Y003

12STL S0 38 OUT T3 K5

13OUT T0 K5 41 LD T3

16OUT Y000 42 SET S4

17LD T0 44 STL S4

18SET S1 45 OUT Y004

20 STL S1 46 OUT T4 K5

21 OUT Y001 49 LD T4

22 OUT T1 K5 50 SET S5

25 LD T1 52 STL S5

26 SET S2 53 OUT Y005

28 STL S2 54 OUT T5 K5

57LD T5 86 OUT Y002

58SET S6 87 OUT Y003

60 STL S6 88 OUT Y004

61 OUT Y006 89 OUT Y005

62 OUT T6 K5 90 OUT Y006

65 LD T6 91 OUT Y007

66 SET S7 92 OUT T9 L10

68 STL S7 95 LD T9

69 OUT Y007 96 SET S10

70 OUT T7 K5 98 STL S10

73 LD T7 99 OUT T10 K10

74 SET S8 102 LD T0

76 STL S8 103 SET S11

77 OUT Y000 105 STL S11

78 OUT T8 L10 106 OUT Y001

81 LD T8 107 OUT Y002

82 SET S9 108 OUT Y003

84 STL S9 111 OUT Y006

85 OUT Y001 112 OUT 007

按下启动按钮,状态S0至S20被激活,当检验到有上升脉沿时,喇叭Y10激活,发出音乐,状态S0被激活,主电机Y0工作500ms后停止工作,Y1至Y7开始间隔500ms轮流工作,当Y1至Y7一个循环后同时一起输出1秒后停止1秒再同时输出,当完成一个大循环以后回到单独主电机Y0上电,开始新的循环。

其梯形图如下图所示:

梯形图:

图3-2 程序梯形图

图3-3 程序梯形图(续)

基于单片机的音乐喷泉设计

基于单片机的音乐喷泉设计 第一章音乐喷泉控制系统硬件设计 1.1控制系统硬件总设计方案 1.2音乐信号的采集 1.2.1 音频放大电路的设计 1.2.2 采样定理 1.3 单片机电路 1.3.1 单片机的概述 1.3.2 时钟电路的设计 1.4 AD转换电路 1.4.1 ADC0809与单片机AT89C51的连接 1.4.2输入电路 1.5潜水泵调速硬件方案设计 1.6灯光硬件方案设计 1.7解决系统时间滞后硬件电路设计. 第二章喷泉控制系统软件设计 2.1喷池数据 2.2主程序框图. 2.3 控制潜水泵软件设计模块 2.3.1 潜水泵开关调速的原理 2.3.2潜水泵开关调速的软件设计 2.4控制电磁阀软件设计模块 2.5 歌曲存储模块 2.5.1音频脉冲的产生 2.5.2音乐程序 2.6灯光控制模块 2.7看门狗子程序 2.7实验仿真

第一章音乐喷泉控制系统硬件设计 1.1 控制系统硬件总体设计方案 该音乐喷泉控制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、单片机控制系统和输出控制系统等组成。 图1.1 系统总体结构框图 1.2音乐信号的采集 前面已经介绍过,本文的研究针对的是采用外部音源的喷泉系统,因此在对音乐信号进行特征识别前首先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。 1.2.1 音频放大电路的设计 外部音源信号的幅度一般较弱,因此必须要对原信号进行放大处理后才能送入 A/D 转换器。本文选择了 LM386 芯片设计音频放大电路。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 作电压范围宽、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 用非常广泛,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 T1~T6 组成 PNP 型复合差分放大器,T5、T6 为镜像恒流源,作为 T3、 T4 的有 6/32 源负载,使输入级有稳定的增益。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,整个集成功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,以供给负载以足 够的电流。D1、D2 提供了 T8、T9、T10 所需的偏置,使末级偏置在甲乙类状态。R5~R7 构成内部反馈环路。从图 3.2.1 可以看出,LM386 采用双列 8 脚 封装结构,它的工作电压范围为 4~12V,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1.2.1 LM386 封装形式及引脚定义 在 LM386 的 DataSheet 上,提供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 R5~R7决定,为 20 倍数(26dB),这种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,改变放大电路的交流反馈量,从 而改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具体设计。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 被交流旁路,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 用于调节音量的大小,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 则是作为旁路电容,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

(完整版)毕设-简易音乐喷泉设计

电子系统设计 大 作 业 课题:简易音乐喷泉的制作 组员: 任课老师:

目录 一、设计任务和分析 -------------------------------------------------------- 1 二、硬件电路设计 ---------------------------------------------------------- 1 2.1总体设计------------------------------------------------------------ 1 2.2各模块设计---------------------------------------------------------- 2 2.2.1单片机最小系统------------------------------------------------ 2 2.2.2 A/D转换模块------------------------------------------------- 3 2.2.3 音频放大模块-------------------------------------------------- 3 2.2.4 LED灯及电机------------------------------------------------- 4 三、程序设计-------------------------------------------------------------- 5 3.1主程序设计---------------------------------------------------------- 5 3.1.1设计框图------------------------------------------------------ 5 3.1.2程序代码------------------------------------------------------ 5 3.2 A/D转换程序设计--------------------------------------------------- 6 3.2.1 A/D转换程序原理--------------------------------------------- 6 3.2.2 A/D转换程序框图--------------------------------------------- 7 3.2.3 A/D转换子程序代码------------------------------------------- 8 3.3 PWM调压设计------------------------------------------------------- 9 3.3.1 程序框图 ---------------------------------------------------- 9 3.3.2 PWM调压子程序----------------------------------------------- 9 四、调试和测试结果分析 --------------------------------------------------- 11 4.1调试--------------------------------------------------------------- 11 4.2 结果分析 ---------------------------------------------------------- 12

2013:基于单片机的音乐喷泉设计开题报告

湖南工业大学本科毕业设计(论文)过程管理资料 本科毕业设计(论文)开题报告 31

题目:基于单片机的音乐喷泉设计 1.1单片机应用于控制系统的研究背景 早期时候,人们通过继电器来实现对系统的控制,成而形成了对系统的控制。在单片机出现后,单片机应用于小型或者是中小型控制系统已经成为了主流,随着科学技术和科学理论的不断创新和发展,单片机的控制理论不断成熟。单片机的发展能也逐渐朝着高集成、高速度、低功耗、低价格、大存储容量和强I/O 功能等方向发展。随着计算机档次的不断提高,功能的不断完善,单片机已越来越广泛地应用在各种领域的控制、自动化、智能化等方面。其中单片机也应用到了美化环境系统中,比如说彩灯显示,喷泉。 本次毕业设计我将以8位单片机AT89C51为主机,以及各先关的元器件,来完成对音乐喷泉控制系统设计。 1.2研究意义: 音乐喷泉是近几年来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造型等随着音乐变化而变化,忽而气势磅礴,犹如万马齐奔,忽而悠然舒缓,犹如春风抚过杨柳,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、激光喷泉、水幕电影、超高喷泉、人工瀑布等。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,国内各大城市或在广场或在公园都有它的身影。可以说,音乐喷泉己经成为一种娱乐产业,具有很高的经济效益和社会效益。为了适应喷泉工程建设的需要,国内出现了众多的喷泉设备厂和喷泉设计专业公司。音乐喷泉作为一种独特的人工景观,获得了广大人民的喜爱,不仅使得人们在视觉上得到了享受,而且在音乐背景下,能够激励我们的心智。目前音乐喷泉已经成为一种娱乐产业,具有很高的经济效益和社会效益,研究和设计高水平的音乐喷泉控制技术是非常重要的 1.3音乐喷泉国内外发展形势 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,

基于PLC的音乐喷泉控制系统的设计毕业设计

河南理工大学 毕业设计(论文)任务书 专业班级电科12-2班学生姓名李想 一、题目基于plc的音乐喷泉控制系统的设计 二、起止日期年月日至年月日 三、主要任务与要求 指导教师职称 学院领导签字(盖章) 年月日 河南理工大学 毕业设计(论文)评阅人评语 题目 评阅人职称 工作单位 年月日 河南理工大学 毕业设计(论文)评定书 题目 指导教师职称 年月

日 河南理工大学 毕业设计(论文)答辩许可证 答辩前向毕业设计答辩委员会(小组)提交了如下资料: 1、设计(论文)说明共页 2、图纸共张 3、指导教师意见共页 4、评阅人意见共页 经审查,专业班同学所提交的毕业设计(论文),符合学校本科生毕业设计(论文)的相关规定,达到毕业设计(论文)任务书的要求,根据学校教学管理的有关规定,同意参加毕业设计(论文)答辩。 指导教师签字(盖章) 年月日根据审查,准予参加答辩。 答辩委员会主席(组长)签字(盖章) 年月日 河南理工大学 毕业设计(论文)答辩委员会(小组)决议 学院专业班 同学的毕业设计(论文)于年月日进行了答辩。 根据学生所提供的毕业设计(论文)材料、指导教师和评阅人意见以

及在答辩过程中学生回答问题的情况,毕业设计(论文)答辩委员会(小组)做出如下决议。 一、毕业设计(论文)的总评语 二、毕业设计(论文)的总评成绩: 三、答辩组组长签名: 答辩组成员签名: 答辩委员会主席:签字(盖章) 年月日基于plc的音乐喷泉控制系统的设计 摘要 本文设计的核心为三菱FX2N系列PLC,使用这种PLC能够容易的完成对喷泉系统的控制,并且能够准确的完成控制动作,达到设计的目的。本文首先根据设计的需要完成喷泉控制的流程设计,然后完成输入和输出的分配,根据这个分配选择合适的PLC 完成编程控制,程序编辑完成后对程序进行检查,检查没有问题后开始使用仿真软件进行仿真,证明程序的正确性,确定本次设计的喷泉控制系统能够完成对喷泉的控制。关键词:喷泉;PLC;变频器;PLC仿真; Abstract In this paper, the core of design for the Mitsubishi FX2N series PLC, using the PLC can easily complete the fountain system control, and be able to complete the control action accurate, to achieve the purpose of design. This paper according to the need of the design of the complete fountain control process design, and then complete the distribution of the input and output, according to the distribution of choosing the appropriate PLC programming control, program editing the program after the completion of inspection, check no problem after start using simulation software simulation, prove the correctness of the program, the fountain of the design of the control system can complete control of the fountain. Key words: fountain PLC Frequency converter PLC simulation

基于PLC的音乐喷泉控制系统的设计 毕业设计

毕业设计(论文)任务书 专业班级电科12-2班学生姓名李想 一、题目基于plc的音乐喷泉控制系统的设计 二、起止日期年月日至年月日 三、主要任务与要求 指导教师职称 学院领导签字(盖章) 年月日

毕业设计(论文)评阅人评语 题目 评阅人职称 工作单位 年月日

毕业设计(论文)评定书 题目 指导教师职称

年月日 河南理工大学 毕业设计(论文)答辩许可证 答辩前向毕业设计答辩委员会(小组)提交了如下资料: 1、设计(论文)说明共页 2、图纸共张 3、指导教师意见共页 4、评阅人意见共页 经审查,专业班同学所提交的毕业设计(论文),符合学校本科生毕业设计(论文)的相关规定,达到毕业设计(论文)任务书的要求,根据学校教学管理的有关规定,同意参加毕业设计(论文)答辩。 指导教师签字(盖章) 年月日 根据审查,准予参加答辩。 答辩委员会主席(组长)签字(盖章) 年月日

河南理工大学 毕业设计(论文)答辩委员会(小组)决议 学院专业班 同学的毕业设计(论文)于年月日进行了答辩。 根据学生所提供的毕业设计(论文)材料、指导教师和评阅人意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况,毕业设计(论文)答辩委员会(小组)做出如下决议。 一、毕业设计(论文)的总评语 二、毕业设计(论文)的总评成绩: 三、答辩组组长签名: 答辩组成员签名: 答辩委员会主席:签字(盖章) 年月日

基于plc的音乐喷泉控制系统的设计 摘要 本文设计的核心为三菱FX2N系列PLC,使用这种PLC能够容易的完成对喷泉系统的控制,并且能够准确的完成控制动作,达到设计的目的。本文首先根据设计的需要完成喷泉控制的流程设计,然后完成输入和输出的分配,根据这个分配选择合适的PLC完成编程控制,程序编辑完成后对程序进行检查,检查没有问题后开始使用仿真软件进行仿真,证明程序的正确性,确定本次设计的喷泉控制系统能够完成对喷泉的控制。 关键词:喷泉;PLC;变频器;PLC仿真;

音乐喷泉毕业设计论文

摘要 音乐喷泉是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物。随着可编程控制器在我国的迅速发展,对音乐喷泉的控制要求也越来越高,使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现。 本课题结合任务设计书的要求,以音乐喷泉为研究对象,采用了西门子S7-300系列PLC作为喷泉的控制器。对音乐喷泉的控制系统的总体功能进行了分析,阐述了可编程控制器的组成和工作原理。提出了喷泉硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案,并对控制方式进行了设计和程序的编写。本设计改善了喷泉系统的控制品质,并真正地达到了实时控制的要求。 关键词:PLC;喷泉;控制系统

目录 引言 (4) 第一章喷泉概述 (3) 1.1喷泉的意义 (5) 1.2喷泉的发展 (6) 1.3喷泉的种类 (7) 1.4喷泉涉及领域 (8) 第二章音乐喷泉设计方案 (9) 2.1 音乐喷泉设计示意图 (9) 2.2 音乐喷泉控制要求 (10) 2.3 喷泉设备使用简介 (10) 第三章控制系统方案设计 (15) 3.1 音乐喷泉控制系统整体设计 (15) 3.2 控制方案选择 (16) 3.3 变频器选择 (17) 3.4 计算机硬件系统组成 (19) 第四章硬件电路设计 (20) 4.1 控制系统硬件组成 (20) 4.2 PLC控制电路设计 (21) 4.3 电路原理图 (22) 4.4 PLC外部接线图 (24) 第五章软件程序流程图 (27) 5.1 系统整体流程图 (27) 5.2 梯形图 (27) 第六章调试过程 (28) 6.1 硬件调试 (28) 6.2 软件调试 (28) 第七章总结与展望 (29) 参考文献 (30) 附录 (31)

基于单片机的音乐喷泉控制毕业设计论文

毕业设计(论文)课题名称基于单片机控制的喷泉系统的设计

毕业论文(设计)原创性声明 本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文(设计)的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名:日期: 毕业论文(设计)授权使用说明 本论文(设计)作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文(设计)的规定,学校有权保留论文(设计)并向相关部门送交论文(设计)的电子版和纸质版。有权将论文(设计)用于非赢利目的的少量复制并允许论文(设计)进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文(设计)的全部或部分内容。保密的论文(设计)在解密后适用本规定。 作者签名:指导教师签名: 日期:日期:

注意事项 1.设计(论文)的内容包括: 1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作) 2)原创性声明 3)中文摘要(300字左右)、关键词 4)外文摘要、关键词 5)目次页(附件不统一编入) 6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论 7)参考文献 8)致谢 9)附录(对论文支持必要时) 2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。 3.附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。 4.文字、图表要求: 1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写 2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印 4)图表应绘制于无格子的页面上 5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档 5.装订顺序 1)设计(论文) 2)附件:按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订 3)其它

基于单片机的音乐喷泉控制器设计

毕业项目 2011 届 项目类别:毕业设计 项目名称:基于单片机的音乐喷泉控制器设计专业名称:应用电子技术 姓名: 学号:200800784 班级:电子08301 指导教师: 2011年5月5日

毕业项目任务书(个人表)

诚信声明 本人郑重声明: 所呈交的毕业项目报告/论文《基于单片机的音乐喷泉控制器设计》是本人在指导老师的指导下,独立研究、写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果,均在论文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人独自承担。 作者签名: 年月日

目录 摘要 (1) 1 音乐喷泉的概述 (2) 1.1音乐喷泉简介 (2) 1.2音乐喷泉的发展方向 (2) 1.3音乐喷泉的设计意义 (3) 2 校园音乐喷泉的方案分析与论证 (4) 2.1校园音乐喷泉控制器的要求 (4) 2.2校园音乐喷泉控制器的方案分析 (4) 2.3方案论证 (6) 3 控制系统硬件设计......................... 错误!未定义书签。 3.1校园音乐喷泉控制系统结构框图 ......... 错误!未定义书签。 3.2校园音乐喷泉控制器硬件原理图 ......... 错误!未定义书签。 3.3单片机主控模块....................... 错误!未定义书签。 3.4控制器电源模块....................... 错误!未定义书签。 3.5控制器红外遥控模块 ................... 错误!未定义书签。 3.6SD卡模块............................ 错误!未定义书签。 3.7F/V转换模块......................... 错误!未定义书签。 3.8A/D模块............................. 错误!未定义书签。 3.9D/A模块............................. 错误!未定义书签。 3.10功率放大模块........................ 错误!未定义书签。 3.11液晶12864显示模块 .................. 错误!未定义书签。

音乐喷泉毕业设计论文

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摘要 音乐喷泉是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物。随着可编程控制器在我国的迅速发展,对音乐喷泉的控制要求也越来越高,使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现。 本课题结合任务设计书的要求,以音乐喷泉为研究对象,采用了西门子S7-300系列PLC作为喷泉的控制器。对音乐喷泉的控制系统的总体功能进行了分析,阐述了可编程控制器的组成和工作原理。提出了喷泉硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案,并对控制方式进行了设计和程序的编写。本设计改善了喷泉系统的控制品质,并真正地达到了实时控制的要求。 关键词:PLC;喷泉;控制系统 2

目录 引言 (4) 第一章喷泉概述 (3) 1.1喷泉的意义 (5) 1.2喷泉的发展 (6) 1.3喷泉的种类 (7) 1.4喷泉涉及领域 (8) 第二章音乐喷泉设计方案 (9) 2.1 音乐喷泉设计示意图 (9) 2.2 音乐喷泉控制要求 (10) 2.3 喷泉设备使用简介 (10) 第三章控制系统方案设计 (15) 3.1 音乐喷泉控制系统整体设计 (15) 3.2 控制方案选择 (16) 3.3 变频器选择 (17) 3.4 计算机硬件系统组成 (19) 第四章硬件电路设计 (20) 4.1 控制系统硬件组成 (20) 4.2 PLC控制电路设计 (21) 4.3 电路原理图 (22) 4.4 PLC外部接线图 (24) 第五章软件程序流程图 (27) 5.1 系统整体流程图 (27) 5.2 梯形图 (27) 第六章调试过程 (28) 6.1 硬件调试 (28) 6.2 软件调试 (28) 第七章总结与展望 (29) 参考文献 (30) 附录 (31)

音乐喷泉毕业设计

四川工商职业技术学院毕业设计(论文) 设计(论文)题目音乐喷泉 系别机电工程系 专业电子信息工程技术 班级电子14311 姓名彭禹 指导教师张娜 2017年 6 月 教务处制

音乐喷泉设计 目录 摘要 (1) 关键词 (1) 第一章:喷泉概述 (1) 1.1喷泉的意义 (1) 1.2喷泉的发展 (2) 1.3喷泉的种类 (2) 1.4喷泉的设计 (3) 1.5喷泉设计涉及的知识领域 (4) 第二章:控制方案及要求 (5) 2.1 音乐喷泉设计示意图 (5) 2.2 音乐喷泉控制要求 (5) 2.3 喷泉设备使用简介 (5) 第三章:PLC、电磁阀、水泵等简介 (6) 3.1 PLC简介 (6) 3.1.1 PLC的特点及发展趋势 (6) 3.1.2 PLC 的分类和基本结构 (7) 3.1.3 PLC的应用范围 (8) 3.1.4 PLC的技术性能 (8) 3.1.5 PLC的内存分配及I/O点数 (8) 3.1.6 PLC的功能及应用 (11) 3.2电磁阀简介 (11) 3.2.1工作原理 (11) 3.2.2电磁阀的分类 (12) 3.2.3电磁阀在选型时的注意事项 (13)

3.2.4 电磁阀的安装注意事项 (14) 3.3 水泵简介 (14) 3.4变频器简介 (14) 3.4.1变频器的工作原理 (15) 3.4.2变频器的组成 (15) 3.5 彩灯简介 (16) 第四章花样喷泉设计 (18) 4.1 PLC 型号的选择 (18) 4.2 PLC的编程注意事项 (18) 4.3 花样喷泉的I/O分配 (19) 4.4 PLC外部接线图 (19) 第五章软件设计 (20) 5.1 系统程序设计 (20) 致谢 (22) 参考文献 (22)

音乐喷泉毕业设计毕业设计(论文)

目录 第一章、绪论 (1) 1.1、本课题研究的意义 (1) 1.2、单片机的特点及应用 (1) 1.3、本课题研究的现状 (3) 1.4、音乐喷泉在诸多领域的应用 (3) 1.5、本课题的基本内容 (3) 第二章、总体设计方案 (4) 2.1、音乐喷泉控制系统整体设计 (4) 2.2、方案比较 (4) 2.3、系统框图 (4) 第三章、硬件电路的设计 (7) 3.1、电源电路 (7) 3.2、单片机控制电路设计 (7) 3.3、输入、出电路的设计 (9) 第四章、软件程序流程图 (11) 4.1、系统整体流程图 (12) 4.2、喷池数据 (12) 第五章、调试过程和调试方法 (14) 5.1、硬件调试 (14) 5.2、软件调试 (14) 结论 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17)

第一章绪论 1.1本课题的研究意义 音乐喷泉系统设计采用单片机为控制核心有较好的经济效益。因为单片机的特点是体积小、集成度高、重量轻、抗干扰能力强,对环境要求不高,价格低廉,可靠性高,灵活性好,开发较为容易等。 1.2单片机的特点及应用 单片机的特点是控制性能和可靠性高,体积小、价格低、易于产品化。由于单片机具有良好的控制性能和灵活的嵌入品质,近年来在智能仪表、机电一体化产品、实时工业控制家用电器等各个领域都获得了极其广泛的应用 1.2.1 什么是单片机 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上,但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件:CPU、内存、内部和外部总线系统。单片机是将中央处理器,随机存储器。只读存储器,定时器芯片和I/O接口电路集成于一个芯片上的微控制器。 单片机也被称为微控制器(Microcontroler),是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器,从此以后,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031,因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高,开始出现了16位单片机,但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用,32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位,并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高,处理能力比起80年代提高了数百倍。目前,高端的32位单片机主频已经超过300MHz,性能直追90年代中期的专用处理器,而普通的型号出厂价格跌落至1美元,最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。 单片机通过不同的程序实现不同的功能,尤其是特殊的独特的一些功能,这是别的器件需要费很大力气才能做到的,有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列,或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话,电路一定是一块大PCB板!但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机,结果就会有天壤之别!只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能,高效率,以及高可靠性! 目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的

音乐喷泉的PLC设计—毕业论文

摘要 一些园林建筑、大型公共建筑以及旅游建筑设计中,设计者经常将喷泉以一种艺术形式融合在建筑物中,给人以自然之美与艺术感。当音乐播放时(包括音乐的曲调和音乐的声音大小),喷头有规律的喷水,彩灯有规律的亮灭(达到白天时灯不亮,夜晚时灯有规律的亮与灭)。 本系统是一个小型音乐喷泉控制系统,它以PLC为控制核心,变频器控制水柱高度,以音频采集为基础,同时PLC程序控制灯光的亮灭和颜色的变化。本系统选用SIEMENS公司的S7-200 PLC为控制核心,选用MicroMaster 440(简称MM440)变频器控制水泵高度,达到喷泉的立体效果随音乐变换而变化。 本系统主要包括PLC的选型(CPU226)、PLC的扩展模块(EM222)、I/O地址的分配、输入输出接口的连接和梯形图的绘制,梯形图绘制是重点,同时着重介绍了MM440变频器的变频原理、参数设置和变频器与PLC和电动机的接口连接。 系统设计完成后,能够达到中心、内圈、外圈共三圈喷头喷水,变频器控制内圈喷头改变水柱高度,PLC控制余下喷头有序启动停止,同时夜晚有三层灯光变幻,能够实时展现音乐的动态美。 关键词:音乐喷泉,控制系统,可编程控制器,梯形图,变频器

ABSTRACT In a number of landscape architecture, the design of large public buildings and tourist buildings, designers often fountain in the form of an art integration in the building, giving to the beauty of nature. Along with regular music player nozzle spray and lights a regular light off (the law, including the size of the music tunes and music sound), to achieve the control effect of light (day light does not shine, night light a regular light off) . This system is a small musical fountain control system, which PLC as the control core, inverter control column height to audio capture-based PLC program control while the bright lights off and color changes. The system selected company SIEMENS S7-200 PLC as the control core, the choice MicroMaster 440 (referred MM440) inverter control pump height and reach fountains transform three-dimensional effect varies with the music. The system includes PLC Selection (CPU226), PLC expansion module (EM222), I / O address allocation, input-output interface connections and draw ladder, ladder drawing is the key, while highlighting MM440 inverter the inverter principle, parameter settings and the motor and inverter and PLC interface connection. System design is complete, it can reach the center, the inner and outer rings of nozzles spray three times, the inverter control inner nozzle change column height, PLC control start and stop the remaining nozzles, while at night there are three light changes, real-time display of music dynamic beauty. KEY WORDS: musical fountain,control system, PLC, LAD,Transducer

音乐喷泉开题报告

2011届应用工程学院毕业设计(论文) 开题报告 课题名称音乐喷泉控制设计 专业应用电子技术 班级应电0816 学号1510081641 姓名陆志欢 校内指导教师余有芳 校外指导教师钱向东 应用工程学院 2010 年12 月

一、选题依据 课题来源、选题依据和工程应用价值 课题来源: 本人在一家生产电子音箱设备的公司实习,经过一段时间的实习,我对音乐控制以及音频信号的控制转换等有了一定的了解,所以我选择了音乐控制喷泉设计作为自己的毕业课题。 选题依据: 随着生活水平的提高,人们对环境要求越来越高,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,不断地出现在城市的广场、公园及其他公共场所。在音乐喷泉中,喷头的多姿造型和缤纷的水下灯光都受喷泉控制器的控制。由于不同的喷泉对水泵和彩灯组数的要求各不相同,因此设计一种简单、通用、组数可灵活扩充的喷泉控制器就成为喷泉设计者的一个任务。本课题利用所学的知识,设计一个音乐控制的模拟喷泉。 工程应用价值: 音乐喷泉是近几年来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造型等随着音乐变化而变化,忽而气势磅礴,犹如万马齐奔,忽而悠然舒缓,犹如春风抚过杨柳,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、激光喷泉、水幕电影、超高喷泉、人工瀑布等。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,国内各大城市或在广场或在公园都有它的身影。可以说,音乐喷泉己经成为一种娱乐产业,具有很高的经济效益和社会效益。为了适应喷泉工程建设的需要,国内出现了众多的喷泉设备厂和喷泉设计专业公司。音乐喷泉作为一种独特的人工景观,获得了广大人民的喜爱,不仅使得人们在视觉上得到了享受,而且在音乐背景下,能够激励我们的心智。目前音乐喷泉已经成为一种娱乐产业,具有很高的经济效益和社会效益,研究和设计高水平的音乐喷泉控制技术是非常重要的。

音乐喷泉毕业设计论文

摘要 音乐喷泉就是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物。随着可编程控制器在我国的迅速发展,对音乐喷泉的控制要求也越来越高,使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现。 本课题结合任务设计书的要求,以音乐喷泉为研究对象,采用了西门子S7-300系列PLC作为喷泉的控制器。对音乐喷泉的控制系统的总体功能进行了分析,阐述了可编程控制器的组成与工作原理。提出了喷泉硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案,并对控制方式进行了设计与程序的编写。本设计改善了喷泉系统的控制品质,并真正地达到了实时控制的要求。 关键词:PLC;喷泉;控制系统

目录 引言 (4) 第一章喷泉概述 (3) 1、1喷泉的意义 (5) 1、2喷泉的发展 (6) 1、3喷泉的种类 (7) 1、4喷泉涉及领域 (8) 第二章音乐喷泉设计方案 (9) 2、1 音乐喷泉设计示意图 (9) 2、2 音乐喷泉控制要求 (10) 2、3 喷泉设备使用简介 (10) 第三章控制系统方案设计 (15) 3、1 音乐喷泉控制系统整体设计 (15) 3、2 控制方案选择 (16) 3、3 变频器选择 (17) 3、4 计算机硬件系统组成 (19) 第四章硬件电路设计 (20) 4、1 控制系统硬件组成 (20) 4、2 PLC控制电路设计 (21) 4、3 电路原理图 (22) 4、4 PLC外部接线图 (24) 第五章软件程序流程图 (27) 5、1 系统整体流程图 (27) 5、2 梯形图 (27) 第六章调试过程 (28) 6、1 硬件调试 (28) 6、2 软件调试 (28) 第七章总结与展望 (29) 参考文献 (30) 附录 (31)

最新基于PLC的音乐喷泉控制系统设计(1)

毕业设计(论文) 题目基于PLC的音乐喷泉 控制系统设计 专业电气工程及其自动化 班级 11电气2班 学生张军(20113264 ) 指导教师李林 职称工程师 高科学院 2015 年

摘要 音乐喷泉是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物,它集合声、光、色、形于一体,并产生千变万化的水景。随着可编程控制器的迅速发展,音乐喷泉对控制系统的要求也越来越高,使得越来越多的控制部分需要用可编程控制器来实现。 本课题结合任务书的要求,以音乐喷泉为研究对象,采用三菱PLC作为喷泉的控制器。设计的控制方式有两种:一种是固定程序运行方式。是按事先设计好的步骤一步一步进行,循环执行。另一种控制方式是通过音乐控制喷泉。是通过PLC的中断程序采集播放音乐的音频信号,PLC对采集的音频信号进行标准化算法,将运算的数据转换成模拟量,通过模拟量输出口输出去控制变频器的输出频率,从而控制水泵转速,达到控制喷泉水柱的高低跟随音乐强弱的变化。 本次设计对音乐喷泉控制系统的总体功能进行了分析,并且对可编程控制技术、变频控制技术的应用、发展趋势作了简要介绍,以及音乐喷泉控制总体设计方案、电气系统的整体设计和PLC程序设计思路、变频参数设置。本次设计改善了音乐喷泉系统的控制品质,提高了音乐喷泉控制系统的稳定性。 关键词:音乐喷泉,控制系统,可编程控制器,变频器

ABSTRACT In recent years, music fountain is the emergence of a garden building combined with a fancy watch a product, its collection of sound, light, color, shape, and generates kaleidoscope waterscape. Along with the rapid development of the programmable controller, music fountain is becoming more and higher to the requirement of control system; make more and more need to use PLC to realize control part. This topic combined with the requirements of the specification, with music fountain as the research object; adopt Mitsubishi PLC as the controller of the fountain model. Design of the control method has two kinds: one is fixed program operation mode. According to design a good steps in advance step by step, execution cycles. Another way of control is through the music fountain control. By PLC interrupt program audio signal collection and play music, audio signal of PLC to standardize algorithm, the algorithm of data into analog and output by analog output to control the output frequency of frequency converter, so as to control water pump speed, to control the fountain water column height to follow music strength changes. The design of music fountain control system's overall function is analyzed, and the programmable control technology, the application of variable frequency control technology, the development trends are briefly introduced, as well as the music fountain control overall design, the overall design of the electric system and PLC program design and parameter setting of inverter. This design improves the music fountain system control quality; improve the stability of music fountain control system. KEY WORDS: Musical fountain,Control system,PLC,frequency

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