音乐喷泉
黑龙江科技学院
毕业设计（论文）
设计（论文）题目：基于单片机的音乐喷泉系统硬件设计
系别：_____电子信息工程系________________ 专业：__ ___通本三班____________________ 姓名：_ _李闯_______________________
指导教师：___ __赵常松____________________ 辅导教师：_ ________________________
年月日
摘要
随着人们生活水平的提高和建立绿色城市的向往，音乐喷泉以其独特的魅力和特殊的功能，愈来愈成为休闲娱乐产业中的一项重要产品。音乐喷泉的兴建也越来越多。根据目前音乐喷泉的发展现状，完成了小型音乐喷泉系统硬件结构设计和控制系统设计。控制系统的原理是利用8751单片机汇编音乐程序或者通过A/D对音频信号进行采样和处理，分级控制电动机，最终达到控制喷头流量的方法。采用程序控制或人工按键控制电磁阀来控制花型。音频信号还影响灯光色彩和灯光光线明暗的变化。从而使灯光色彩、灯光的闪烁和喷泉水姿随音乐节奏而变化。
关键词：8751单片机；音乐喷泉；变频器
Abstract
with the improvement of people’s living standard and yearn for building green city, music fountain is more an more popular for its unique charm and special function large numbers of music fountain is increasingly built. The hardware construction of small music fountain system and the design of controller system and were completed according to the present situation of music fountain now. Its principle is that using the 8751 microcontroller to compilation music program or to sample musical signals with A/D and doing its data and grade controlling single-phase electric motor, finally it implements the control of the flow out of nozzles. The flower shapes are controlled by program controlling electromagnetic valves. The color, the light and shade of ray are changed by musical signals. So that the color, the light and shade of ray, the spring form is changed with music’s rhythm when music si played.
Key words: 8751microcontroller, Music fountain, Variable-frequency Drive
第一章绪论
1.1设计背景
喷泉作为一项建筑艺术，在国内外均有较悠久的历史。而音乐喷泉的构思及萌生则是本世纪30年代开始的，1930年，德国的OTTO PRZYSTAWIK(奥图．皮士特霍)首先提出了喷泉与音乐相结合的设想，并设计成小型装置应用于酒店及商场，其后则逐步发展到大型化及多样化。GUNTER PRZYSTAWIK 继承父业使音乐喷泉更为多姿多采，并于l952年夏在西柏林工业展览会上进行展示，经纽约一摄影师将其引进应用于纽约无线电音乐厅，从此，音乐喷泉陆续在世界各地应用推广，目前，西方工业发达国家已有制造音乐喷泉成套装置的专业工厂、如美国的WALTZING，MIDAS．加拿大的PEM，意大利的NeonALPina．日本的KAWAMURA等公司。
随着音乐喷泉市场的需求越来越大，国内关于音乐喷泉的研究与开发工作也蒸蒸日上。我国在80年代中期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。据不完全统计，2006年整个喷泉行业年总产值也早已达到几十亿元以上。同时我国行政主管和技术监督部门、学术团体和出版界等，也为推动喷泉技术的发展做了不少工作：1989年出版的《给水排水设计手册》，第一次将“水景设计”以专章列入设计手册；1989年出版、1990年开始施行的《建筑给水排水设计规范》，第一次将“喷泉设计”以专节列入国家设计规范；1990年出版了第一本专门著作《喷泉设计》；1991年在中国土木工程学会建筑给水排水委员会和中国标准化协会建筑给水排水委员会的大力推动下，成立了第一届“全国喷泉研讨会”，有关喷泉的专门设计规程和术语标准等也公开发布执行。
音乐喷泉以其水柱绚丽多姿，水柱随着音乐而跳动，给人以视觉和听觉的双重享受。大型的音乐喷泉功能齐全，规模大，有很强的震撼力，适用于大型音乐广场，对软硬件要求高，投资大。
随着人民生活水平的提高，对美化住宅小区以及别墅环境的要求越来越高，小型化音乐喷泉成为一个发展方向。大型音乐喷泉的科技含量高,设计和制造难度大。目前,我国的大型音乐喷泉技术已日趋成熟,但对小型音乐喷泉的研究较少，
小型音乐喷泉存在着协调性能差等缺点。
小型音乐喷泉系统适用于住宅小区和酒店厅堂等场所，一个好的音乐喷泉就是一个精美的艺术品，可以美化环境、愉悦身心。而其控制系统是整个音乐喷泉的关键。对小型音乐喷泉控制系统的研究具有很大的经济效益和社会效益。
为了使控制简单可靠，适应现代社会的市场需求，各种形式的喷泉层出不穷，并逐步转向小型和营业性较强的方向发展。其音乐喷泉的控制也变得灵活多样，如单片机、PLC、DSP等都在音乐喷泉中有所运用，当然也具有优缺点。本课题针对旅游景点内设计了观赏性的小型“音乐喷泉”。选用单片机作为此次音乐喷泉控制系统设计的控制核心，主要是为了实现单片机的放音，并控制多个电磁阀的开闭动作和水泵的动作，解决系统中信号的同步性问题。
1.2音乐喷泉的现状和发展
北京石景山古城公园的音乐喷泉，在悠扬动听的音乐声中，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年代初期中国较早修建的一个音乐喷泉。
南昌的秋水广场是由“落霞与孤雁齐飞，秋水共长天一色”的意境而得名，秋水广场就是以喷泉为主题，集旅游、观光、购物的大型休闲广场。他的音乐喷泉最吸引人注目，是国内最大的音乐喷泉群，泉水面积1.2万平方米，主喷高达128米，是南昌的一倩丽景观，人们可以一边欣赏音乐，一边观看滕王阁的美景。
新加坡圣陶沙旅游区的音乐喷泉的设计与效果也是值得参考的，它布置在一个空旷而略有坡度的空间，面积很大，与圣陶沙车站前的长形喷水池共同组成为一个长达数百米的综合系列喷泉，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结合的较为文雅悠扬的水景园，入夜则有五光十色，优美动听的喷泉景观，整个舞台区域东西面阔近百米，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式、音乐曲调及水舞表演的角度展现了音乐喷泉
的美丽姿态，但是都属于大型的音乐喷泉，其控制系统也多采用PLC逻辑编程控制，造价高，流量需求大，一般为专门的定量设计。即使这样，国内外的音乐喷泉控制系统设计均已达到成熟的水平，而且还有专门的生产设计厂家，提供设计、喷泉设备及安装等服务。目前，国内的音乐喷泉逐渐向智能化、分散化、综合化、多样化的方向发展，于是对喷泉控制系统的设计也提出了更高的要求。
1.3喷泉的物理原理
喷泉的原理是个动量守恒，从大半径管道到小半径管道，产生一个速度的变化，冲向背离地面的方向。大半径的速度由泵带动，小半径中的速度是原来速度，与动量转化速度。需要选择一个微元计算动量守恒，这样能求出一个速度，这个速度是出口速度，然后就是一个上抛运动了，这个是理想的情况，没有摩擦，没有风。
1.4本课题设计内容
音乐喷泉的工作原理为：根据播放的音乐来控制喷泉的花形大小变化和水柱的高度变化，以使水柱高度的变化及花形大小的变化与音乐的节奏同步，喷泉管路中的水流由水泵调节，而水泵是由三相异步电动机驱动的。因此只要控制了三相异步电动机的转速，就可以可能控制管路中的流量，当给三相异步电动机通入工频电源时，则转速是不变化的；当采用变频器控制电机的转速时，可以使管路中的流量发生柔性变化，这样喷泉运行时花形变化就更灵活。随着音乐喷泉的使用越来越广泛，涉及到的控制方式也就越多，变频器，单片机，上位机，触摸屏等，于是喷泉的控制涵盖了自动化的各个学科，并且形象直观。
虽然喷泉的种类繁多，如广场喷泉、景点喷泉、旱泉、跑泉、激光喷泉、层流喷泉、趣味喷泉、水幕电影等等，这些喷泉喷水时的花形都具有千姿百态的效果，但都有一个共同的特点：即形成水形的基本通路都是由水泵、管道、阀门和喷头组成。因此，音乐喷泉工程中无疑也会安装大量的电磁阀门、彩灯、水泵和产生其它机械动作的电机。除个别变频水泵需要用模拟信号来连续调节水柱高度、实现特定的艺术效果之外，其它部件基本是通过开关量进行控制。这些开关
信号驱动阀门、彩灯、水泵随着音乐进行不同的组合，从而产生各种水形和灯光变换效果。为了达到听觉、视觉的和谐统一，控制系统应能根据音乐的节奏、旋律和感情色彩输出，产生各种不同的状态组合来控制水形和灯光实时变化，这也是音乐喷泉的控制不同于工业控制的主要特点。
针对不同水形要求有不同的控制方法，从喷泉的控制来看基本可分为四类：第一类水形，启动水泵直接向管道和喷头加压，效果是喷头的水柱在启动和停止时有一过渡的升降过程；第二类水形，需要通过变频器控制水泵转速来实现一种水柱连续升降的效果；第三类水形，在加压喷水时启动传动电机控制喷头摇摆，达到一种花型变换；第四类水形，需要在直接启动水泵向管道加压后，通过控制器快速地控制大量的电磁阀门的开闭，使喷嘴以各种方式进行点射，形成所谓的跑泉和跳泉效果。
通过上述分析，本课题将同时采用第二类水形和第四类水形，即控制系统须控制变频器的动作，实现对水泵转速控制，让喷泉在运行时，可以看到水柱的连续升降和花型的大小变化效果；为了在喷泉运行过程中，随音乐的节奏变化，可以在不同的瞬时获得不同的花形，系统将设有一定数量的电磁阀，系统将根据音乐节奏的快慢或信号的强弱，控制相应的电磁阀开闭状态，就可以得到不同的花形。由于涉及到变频器、水泵、电磁阀、喷头的选择，故需进行喷泉造型系统的管网进行设计计算（流量计算、损失计算等），这将作为变频器、水泵、电磁阀、喷头选择的依据；同时要进行控制系统设计（硬件设计和软件设计），是为了实现单片机的放音、花形变化、灯光变化，以及音乐信号和花形的同步性处理。
第二章 音乐喷泉造型系统设计
2.1 造型方案设计及选择
方案：设置了十六个喷头，分内外两圈布置，在水池的中心还设置了一个花柱喷头，喷泉造型如图2.1所示。本方案采用十字形供水方式，将水泵设置在喷池中央，同样是为了让水流迅速流至每个喷头，当然也可以采用在外圈或内圈安装水泵，用一短直管将内外两圈的水管连接起来，就可以向各个喷头供水了，但是这种方式使距离水泵较远的喷头的水柱高度变化会滞后于距离水泵较近的同性质的喷水高度变化，产生的滞后效应较十字形供水方式的滞后效应大。同时，本方案具有花形控制灵活，花形变化类型多，而且观赏效果好，可以从各个方向上都能够看到同样的花形，作为旅游景点内观赏用的音乐喷泉是较佳的选择。
选择此方案作为本次设计的花形造型方案。由于喷泉设置在旅游景点内，为了取得较好的视距效果。因此，喷泉所占据的空间位置，需根据人眼视域的生理特征以及周围的景物来确定，经查相关资料，由以下两个指标确定，即垂直视域和水平视域。当垂直视角在30度、水平视角在45度的范围内，有良好的视域。
当垂直视角为30度时，其合适视距为：
10
cot ()
30cot ()23.7()
D H h H h H h α=-=-=-式（2.1）
式中 D 1—合适视距 H —景物高 h —人眼高
根据旅游景点内的特征，取水平合适视距为2.5m 左右较为合适，因此由式
（2.3）可得喷水池的宽度为
2 2.5 2.11.2 1.2
D W m =
=≈式（2.4） 由于小型喷泉的垂直合适视距约为喷水高的3倍，喷泉景物合适的视距约为景物宽度的1.2倍，因此喷泉的喷水高度按最大为2m 高的水柱进行设计，宽
度也按2m进行设计。
1—花柱喷头2、3、4、5、6—树冰喷头
7、9、11、13、15—万向直流喷头8、10、12、14、16—扁嘴喷头
图2.1喷泉造型平面图
2.2 喷泉的管网设计
2.2.1 喷泉的水力计算
①水平射程和喷水高度
影响喷头水平射程的因素很多，但主要因数是工作压力，喷嘴直径和喷射角度,射流曲线轨迹的几个主要参数见图2.2。
图2.2 倾斜射流曲线轨迹
图中：L1—射流上升部分的水平投影（m ）
L2—射流下降部分的水平投影（m ）
R —水平射程（m ）
h —射流高度（m ） α—倾斜射流的仰角（度）
表2.1 喷泉中各喷头的型号及参数表
②流量计算
喷头的流量可按下列公式计算：
Q f μ=?式（2.27）
式中 Q —喷头的流量
μ
喷头的流量系数 f —喷嘴的过水面积
g —重力加速度
由此可计算出主管道总流量为：
1223344
435353533335 1.3510/59.2610/51.710/1 3.3810/1.2610/ 4.52/n Q n Q n Q n Q m s m s m s m s m s m h
-----=+++=??+??+??+??≈?≈1总Q 式（2.35）
2.2.2 配水管网的计算
配水管网的计算主要是确定管径和水头损失。 ①管径的计算
由水力学公式得知2,4
Q A V A D π
=?=
而，
将其代入上式，移项得[1]
：
式（2.36）
式中 D —管径
Q —流量
A —水管的过水断面积（通流面积） π—圆周率 V —流速
查标准管道直径系列无48mm 的管径，因此需对其修正，查标准管径系列取D=50mm.
②水头损失计算
喷泉中使用的管道都是压力管道，水流经管道时能量损失叫水头损失。 因此，总水头损失等于沿程水头损失与局部水头损失之和[1]
。即
∑∑沿
局
总h =h +h
式（2.38）
式中 h —总水头损失 ∑h 沿—沿程水头损失之和 ∑h 局—局部水头损失之和
2.3 喷泉的管道布置、管材及附件选择
2.3.1 喷泉的管道布置
喷泉的管道主要由输水管、配水管、补给水管、溢水管和泄水管等组成。现将其布置要点简述如下：
①大型喷泉中，管道多且复杂时，应将主管道敷设在渠道中，在喷泉底座下设检查井，为了使喷水获得等高的射流，对于环行配水管网，多采用十字形供水。
②由于蒸发等原因，造成喷水池内水量的损失，另外水泵运行前需要充水，因此喷水池需设补充供水管。
③为了池水上涨造成溢流应设溢水管，为了便于清洗在水池底部应设泄水管。
④连接喷头的水管不能有急剧的变化，直管的长度不小于喷头直径的20～50倍，以保持射流的稳定。
⑤喷泉所有管道的接头应严格密封，安装完毕后，均应进行水压试验。
2.3.2 管材的选用
按表2.2选择喷泉主管道为公称通径为50mm，外径为60mm的钢管，管螺纹连接方式（圆柱形管螺纹），其螺纹长度为24mm，基面处大径为49.616mm。
2.3.3 管道附件选择
在喷泉的管道中，除开直管、喷头外，还有管道的连接件，控制件、过滤器等附件。
①连接管件
钢管的连接方式有螺纹连接，焊接和法兰连接三种。由于在管径计算时所得管径为50mm，同时为使安装方便，故选螺纹连接。
表2.2 喷泉管道材料选择表
②控制管件
在喷泉管路中常用的阀门主要由闸阀，截止阀，逆止阀，电磁阀。其驱动方式一般为手动。连接型式有内螺纹和法兰两种，公称压力一般在10kg/2
cm以下。
止回阀又叫单向阀，它是用来限制水流朝一个方向流动，用于水泵出水管和水源进水管等处，以防止水的倒流。
浮球阀是依靠水位变化而自动控制水流的开关。来保持水位以便自动供水。
SLDF系列电磁阀是是使水柱的变化随音乐的节奏而变化得到不同的花型，达到花型效果。各种控制管件的选择列于表2.3。
球阀:安装在电磁阀和管道之间,使用它的目的是为了,再安装调试时,便于调节喷头内的水流量,以便到达用户想要的喷水高度和喷水花形大小。
手动截止阀:安装在排水管处，相当于闸阀使用，条件不足时，可以用球阀代替，以便水池的清洗和换水。
直通式管接头：用于球阀、电磁阀和喷头之间的连接。
表2.3 喷泉系统各控制器件选择表
0.06～0.5MPa
③喷泉照明灯具的选择
彩色低压水下灯：水下照明灯一般配置在水面下5～10厘米处。经查文献[7]选择水下灯具如表2.4。
表2.4 水下灯具选择表
说明：灯具SXLEDI-24具有如下特点： 1)高节能；2)寿命长；3)多变幻； 4)利环保；5）高新尖。
2.4水泵及电机的选择
潜水泵泵体可以完全浸于水中工作，其电动机和水泵的运动部件都是利用水来润滑，所以不会产生过高的水温，效率较高，既减少了机械损失又减少了水头损失。查JB/T8092-1996标准[8]选择潜水泵的型号列于表2.5。
2.5喷水池的设计
2.5.1 喷水池的组成
喷水池由池底、池壁、喷水供水管、吸水管、溢水管、泄水管、补充剂水管等组成。如图2.3所示：
排水管
图2.3喷水池的组成示意图
2.5.2 喷水池的尺寸确定
由于喷泉的喷水范围为直径2m,为使水滴不落到池外，在该范围的基础上，将其周围留250mm 的余量空间，于是得喷水池的尺寸为的圆形水池2.5m ，池壁高出地面0.4m ，水深0.35m 。由此可以计算出水池的最大蓄水量为：
2232.50.35
1.724
4
d h
V m ππ??=
=
≈式（2.44）
第三章控制系统的设计
3.1 控制系统的方案设计
图3.1 控制原理图
方案：控制系统是由单片机、延迟放大电路、光电隔离电路及电磁阀和变频器组成，其控制结构形式如图3.1所示。该控制方案是通过对音乐信号的处理，将其转换成汇编程序存入单片机，使单片机唱歌，而且再改程序之中还加入其他控制语句。由控制原理图可以看出。单片机还需喷泉中的电磁阀和变频器的动作及灯光的变化，其中电磁阀对喷头控制思想是：预先是根据设计的花形种类和变化方式，通过对电磁阀的开闭进行组合，编制不同的控制字制成表存入单片机，当单片机执行程序时，通过查表的方式去取不同的花形，以达到预想的花形变化，这样花形的变化就随音乐的节奏而变化。同样，单片机对变频器的控制也与之类似，只不过控制字的编制是根据音乐的频率进行编制的，而且查表的方式也有所不同，这将在后面的内容中进行阐述；因而变频器根据所接受的信号，输出不同的频率值，以控制水泵的转速，进而达到控制喷泉管路中的流量，就可以控制水柱的高度和花形大小了。灯光和音响是由同一个I/O口经延迟放大电路后，使它们达到同步动作，而灯光之前须接一个固态继电器，以驱动灯具，并使之与单片机隔离。
3.2单片机型号选择
3.2.1 确定单片机型号
经查INTER公司主要单片机微处理器系列MCS-48、MCS-51、RUPI-44、
MCS-96等，考虑到本设计的特点，需要将程序预先写入程序存储器，只有选择具有可擦除功能的程序存储器。因此，本次设计选择MCS-51系列的8751芯片作为控制核心。
3.3 控制系统的硬件设计
3.3.1 系统组成
该硬件电路的核心是8751单片机，其片内具有4KB的EPROM，无须外扩程序存储器；该系统中控制的对象，没有大量的运算和暂存数据，片内的128B的RAM已足以满足容量要求，故不必进行片外的RAM扩展。为了控制操作方便，在P1口增加了第一曲、第二曲、循环等选择功能。考虑到本系统的控制特点：主要的数据处理时进行放音处理，如何将存入单片机中的音乐播放出来，这是一个关键，需要硬件和软件的协同工作。因为P1口可以进行位寻址，用P1.7口作为音乐和灯光输出口，当定时器T0的计数值到后，就对P1.7口取反，即产生相应频率的方波。由于系统中的电磁阀数量较多，且每个电磁阀都需要一个控制信号，同时还有变频器的控制，所以单片机的输出口点数不够，故需进行输出口的扩展，以便电磁阀和变频器的控制，也方便今后其它控制动作改造。此处选择8155芯片作为扩展控制芯片，因为8155芯片内具有256个字节的RAM，两个8位、一个6位的可编程I/O口和一个14位的计数器，与MCS-51接口简单，并将PA、PB、PC口作为输出接口。
为了使音响和花形变化同步，系统采用了硬件延时电路，其电路设计将在后面进行；为了实现强电与弱电之间隔离，采用了光电隔离电路。系统中还选用了SSR(Solidstatereleys)作为水下灯的驱动和单片机之间的隔离，它是一种无触点通断的电子开关,为四端有源器件。其中两个端子为输入控制端，另外两端为输出受控端，中间采用光电隔离，作为输入输出之间电气隔离(浮空)。在输入端加上直流或脉冲信号，输出端就能从关断状态转变成导通状态(无信号时呈阻断状态)，从而控制较大负载。整个器件无可动部件及触点，可实现常用的机械式电磁继电器一样的功能。由于固态继电器是由固体元件组成的无触点开关元件，所以与电磁继电器相比具有工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快和使用方便等一系列优点。因而具有很宽的应用领域，有逐步取代传统电磁继电器之势，并且可以进一步扩展到传统电磁继电器
无法应用的计算机等领域[13]。根据以上叙述，现将方案一转换成硬件电路接口图，即成为本设计的音乐喷泉控制系统原理图，应用电子CAD绘出其图形见附录A 所示。
3.3.2 8155的初始化
将8155的地址/数据复用线AD
0～AD
7
与8751单片机的P0口相连，作为数据
的内外传递，使片选信号CE接地，让芯片始终被选中。I/0口、存储器RAM选择信号（IO/M）与P2.0相连作为地址选通信号，低电平有效，即选择I/O口作为输出口。RESET与P2.1口相连，即采用软件复位，以减少复位电路，节约设计成本，其他引脚连接如硬件原理图附录A所示。
于是根据下面两个表可以写出8155的RAM和各端口地址及命令字。即：RAM地址：000H～00FFH 命令口：0100H
PA口: 0101H PB口：0102H
PC口：0103H 命令字：0FH 8155的初始化程序如下：
CLR P2.1 ；8155复位
SETB P2.1
CLR P2.1
SETB P2.0 ；8155IO/M=1选择使用在输出输入口
MOV DPTR，#100H ；命令/状态寄存器地址100H（指向命令口）
MOV A,#0FH ；设定命令/状态寄存器PA，PB，PC为输出
MOVX @DPTR，A ；写入命令字
表3.1 8155端口地址表
3.3.3 变频器的选择
①变频器工作控制的原理
根据设计要求，浪花与音乐要保持同步，在此提出了以下3点问题：
1）怎样实现喷泉与音乐的同步；
2）变频器能否瞬时响应；
3）整套设备的调试和绝缘安全性。
为此根据要求对同步控制的可行性进行分析如下：利用音乐的音频信号对变频器进行控制，音乐的音频信号本身是一个功率很小的交流电压信号，经过整流滤波稳压可以输出一个相对应的直流电压信号，相对来讲该信号很微弱，再经过对该信号进行功率放大，可以输出0－5V的标准直流电压信号，即可以实现音频信号对变频器的控制，即对水泵浪花的控制，从而实现音乐对喷泉浪花的控制。为了达到这一控制原理，下面对通用性的变频器的工作原理进行了简单的介绍：
1—整流部分 2—滤波部分 3—逆变部分 4—控制部分 5—负载
图3.2 通用变频器基本电路
通用变频器的基本电路如图3.2所示，它由4个主要部分组成，分别是：1—整流部分，把交流电压变为直流电压；
2—滤波部分，把脉动较大的交流电进行滤波变成比较平滑的直流电；
3—逆变部分，把直流电又转换成三相交流电，这种逆变电路一般是利用功率开关元件按照控制电路的驱动、输出脉冲宽度被调制的PWM波，或者正弦脉宽调制SPWM波，当这种波形的电压加到负载上时，由于负载电感作用，使电流连续化，变成接近正弦形波的电流波形；
4—控制电路是用来产生输出逆变桥所需要的各驱动信号，这些信号是受外部指令决定的，有频率、频率上升下降速率、外部通断控制以及变频器内部各种
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 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 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
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
音乐喷泉作文(25篇)
音乐喷泉作文(25篇) 音乐喷泉作文第1篇： 音乐喷泉是新湘湖的一个旅游景点，它位于湘湖的湖山广场。 吃过晚饭，爸爸带我们到湘湖的拱翠景点，去观看我和妹妹早已梦寐以求的音乐喷泉。 到了那里，哟!湖山广场上早已人山人海了，们都是赶过来看美丽的音乐喷泉，们有的在谈论着待会音乐喷泉的场景，有的在焦急的等待，还有的在翘首张望，等着盼着，我也兴奋起来了。 最终，在音乐声中，徐徐的拉开了序幕。我顿时眼花缭乱：直喷、旋转喷、斜喷……音乐喷泉犹如跳舞少女，伴随着音乐的旋律跳起了优美的舞蹈。最趣味的是音乐里唱起了《潮涌萧山》时，喷泉组合成一道拱门，好像在欢迎游客畅游湘湖，湖面正中心的喷泉喷出的水可达一百多米，令游客如痴如醉。 不知不觉地，20分钟过去了，可大家还坚持“沉迷”的状态下。“音乐喷泉真美啊!”我忍不住赞叹道。 音乐喷泉作文第2篇： 美丽的音乐喷泉 那是一个暑假的夜晚，我、奶奶、爸爸还有妈妈一同来到了引人注目的红旗广场，来看那光辉四射、音乐抑扬的音乐喷泉。 我们刚来到广场中心，还不到8点，离开始的时间还有
30分钟，可是广场早已被熙熙攘攘的人群前后阻绝，显得那么热闹。 不知什么时候，喷泉的音乐响了起来。 顿时，熙熙攘攘的人群随着音乐跳了起来，喷泉的音乐，时高时低，高低起伏，又随着节奏快慢，灯光强弱变化着。 水花溅到我的脸上，像母亲在亲吻我；水花溅到花朵上，在月光的照耀下，不时变换着颜色，好似给花朵增添了几分色彩。水花溅到地面，在灯光得照耀下，又像给地面铺上一层彩色的地毯，五颜六色，绚丽无比。这时，音乐缓缓地停了下来，水柱也不再喷放了。人们来到池前，观看池内的奥秘，我也不例外。挤到池边，想看个究竟，原先它是由无数喷头前后摆动，左右摇晃，再加上水压的高低，把水喷散出来，从而构成一幅幅美丽的图案。 这时，音乐又突然响起，喷泉又猛地喷出，有数十米高，之后又落下。这下可糟糕透了，大家都还没来得及走远呢，水就溅到了人们的脸上、衣服上。有的人更是“惨”，水把们衣服打湿，整个人成了“落汤鸡”。音乐由强变弱后，又强了，更强了，水柱由高到低，这次又喷出许多令人拍案叫绝的图案，也比第一次高多了，喷出的图案更是好看极了，有水帘状的，像是小仙女的扇子，还有……人们呼喊着，喝彩着，赞不绝口。 今日的喷泉算是喷完了，我恋恋不舍地从迷人的风景中走出来，更舍不得离开这让我们陶醉的音乐喷泉。 音乐喷泉作文第3篇：
音乐喷泉毕业设计
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 (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、存、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
美丽的音乐喷泉作文6篇
美丽的音乐喷泉作文6篇 美丽的音乐喷泉作文6篇 音乐喷泉随着音乐变换，为城市的人们在夜间增添一份美轮美奂的视觉和听觉的盛宴，是快节奏的城市生活夜间一项颇为浪漫闲适的娱乐项目。小编收集了美丽的音乐喷泉作文，欢迎阅读。 美丽的音乐喷泉作文篇1音乐喷泉是最出色的。我欢蹦欢跳着到达了广场，等了许久，才听见了音乐声，音乐间带着主持人的话：“观众朋友们请注意，音乐喷泉马上就要开始了。”我听了，一下子跳了起来，幼小的心中充满快乐。 音乐响起了，柔和得像月光一样。这开阔而又宁静的音乐把我带到了另外一个世界中。这时，只见一股水晶般的泉水从那些黑色的、牢牢趴在小红地转上的小“嘴巴”冒出来。不，他们是涌出来的。水泡泡像小娃娃一样顽皮地挤出来，像冻起来的冰，又像水晶，还像温泉的流口……它们——这不断涌出的泉水，就在令人陶醉的时刻，突然喷发出来，像一堆光滑、细小、透明的珍珠，在弹弓中挣脱，飞到天上。水随着音乐的脚步声，不停的变化。看啊，又有一股喷泉飞
出来，像是无数的笼中小鸟，得到自由，愉快地飞向蓝天。瞧阿，喷泉一个个接二连三地喷发出来，同时，色彩也在变幻，左红右绿，上白下蓝，中间带黄。他们好似冰灯，看似水晶，又像天上的彩虹。左半边喷泉的红色，好似一长条带着透明，鲜艳耀眼的红宝石，右半边喷泉的绿色，仿佛是一块浅绿色娇嫩的草地，倒映在地上的水中；上半面的喷泉散发着乳白色的浅光；下半面的喷泉好像蓝天；而中间发黄的喷泉呢，像月亮，像金子，又像秋叶。这些美丽的色彩，交织在一起，仿佛是一块有着蓝天、白云、绿地、太阳、秋叶的琥珀。我简直不敢相信，这都是灯光的作用。而这时的喷泉，早已向四处喷发，抛撒出万斛珍珠。水滴落在花上，落在草上，落在人们的心田里。 哈尔滨的喷泉，把泉水喷向哈尔滨的天空，哈尔滨的我跟着泉水看着哈尔滨的天空。哈尔滨的喷泉爱哈尔滨，哈尔滨的我更爱哈尔滨！ 美丽的音乐喷泉作文篇2西湖如诗如画，音乐喷泉就如画中一朵永开不败的玫瑰。 今天我和妈妈又一次去欣赏了这美轮美奂的喷泉，真是名不虚传！ 离喷泉开始还有一段时间，陆陆续续就有不少游客来到场地上等待了。男女老少，包括远道而来的外国朋友都昂首期待。湖面波光粼粼，数条游船也被喷泉牵住了“脚步”。大
园林音乐喷泉项目设计方案
园林音乐喷泉项目设计方案 第一章喷泉概述 喷泉是园林、城市街道广场和公共建筑等的装饰品之一。喷泉对城市环境有多种价值，不仅能湿润周围购空气、清除尘埃，而且由于喷泉喷射U1的细小水珠与空气分子掩击，能产生出大量对人体有益的负氧离子。据对菜喷泉周围lIl定，喷水前空气中负氧离子的浓度为300个／毫升，正离子浓度为500个／毫九而喷水寸．A钟后，负氧离子浓度增加到300000个／毫升，正离子浓度增加到50000个／毫升。空气离子，尤其是负氧离子对人们的健康有良好的作用，被誉为“空气长寿素”。喷泉阅娜多姿的造型，欢快跳动的水花，还能使人振奋精执陶冶情愫，美化环境。因此，喷泉既有益于提高城市的文化艺术面貌，给人以美的享色又有益于环境保护，增进人的身心健康。 随着城市现代化，文明生产及园林、旅游等事业的发展，喷泉越来越受到人们的喜玖喷泉技术也在不断地发展，各式各样的喷泉正在各地竞相出现。它比较适宜于喜庆节日、大型群众集会的广场喷泉和城市主题雕塑喷泉，其水造型往往是简捷、明快、庄重、大方，给予人们团结进取、凝聚向上的感受在商业广场、购物中心以及游泳景点的大型激光彩色音乐喷泉，其动感十足的“水表演”，既欢快、跳跃，又抒情、富有诗意的“水舞蹈”，有些喷泉配之以水幕电影，给人们以变幻无穷，绚丽多姿的视听效果。河、湖自然水面上喷水高度超过百米的高水柱喷泉，其雄伟、壮观的水造型往往成为这个城市或旅游景点的特征之一。喷泉进入了住宅小区，多与建筑小品和雕塑相映、相伴，既有中、老年人们喜爱的幽静、典雅的风格，也有适于儿童嬉水，趣味十足的形式。松驰、舒适的环境氛围给人们愉悦的感受。 水是生命的核心，对于人类生存而言，水是最重要的因素之一，水不仅能够满足人们 基本生活的需求，而且还能提高人们身心的舒适度，由于人们对于水的依赖和亲近，从人类活动开始，人们就依水而居，从古代的城镇发展开始，人们就不断地开发水的造景功能、娱乐功能和环保功能，喷泉作为城镇建设和园林造景的一部分，是满足人们文化需求和精神需求的产品和作品。查询古今中外的建筑史，园林史，其中有许多精美的喷泉成为城市或建筑的象征，这些传世佳作保留至今，它们是美化城市的神来之笔，在美化城市、美化环境中起到了画龙点睛的作用。陶冶和启迪着后人，为今天的喷泉的发展奠定了基础。 1.1音乐喷泉的意义 近年来，水景的应用技术发展很快，许多技术已大量应用于实践中，水艺景观已逐渐形成相对独立的工程分支，但在工程设计实践中系统的指导理论尚不完善。 水艺景观概括来说可以分为两大类： 一是利用地势或土建结构，仿照天然水景观而成。如溪流、瀑布、人工湖、养鱼池、泉涌、跌水等，这些在我国传统园林中的有较多应用。 二是完全依靠喷泉设备造景。各种各样的喷泉如音乐喷泉、程序控制喷泉、旱地喷泉、雾化喷泉等。这类水景是近年来才在建筑领域广泛应用的，但其发展速度很快。 各种水景工程，一般由以下几个方面构成：土建池体、管道阀门系统、动力水泵系统、灯光照明系统等。较大的水体或对水质观感要求较高的场所，还必须有水质处理系统。 随着人们对喷泉的造景功能、娱乐功能、环保功能认识的提高，开拓了喷泉的应用范围。
音乐喷泉PLC控制系统设计
小型音乐喷泉自动控制系统 摘要：鉴于目前中、大型音乐喷泉投入大，许多小型企事业单位一是没有这么大场地，二是没有这么多资金投入，使音乐喷泉的应用得到了限制，而我见许多单位为了美化环境都设臵了喷泉，但其控制十分单调，缺乏观赏性。为了改变这个现状，我就利用我从事的技术工作的经验，将现代新技术应用到这一块来。这就是我研究这个题目的初衷。它适用于中小型企事业单位甚至家庭，具有可观的实用价值。 关键词：音乐喷泉变频调速 PLC 自动控制触摸屏 前言： 自2008年到邯郸大学后，系统学习电气自动化知识对音乐喷泉操作进行了理论学习和考察。学习电工专业课程《数字逻辑电路》、《PLC》、《电力拖动》之外，还自己学习电子方面的课程，如《音响》等，通过对市民乐园音乐喷泉系统的熟悉，发现该系统虽然效果好，功能多，宏伟壮观，但一次性投入实在太大，该系统单设计费用就花了200万人民币，更不用说总投入了，它不是一般单位和个人可以承受得了的。而许多中小型企业大部分都为了美化环境而建了喷泉系统，但其控制单一，缺乏变化，令观赏性大打折扣。所以，我就一直想设计一套一次性投入不大，但观赏性相对较强、可靠性又高的价廉物美的、适用于中小型企事业单位的小型音乐喷泉自动控制系统。通过几年的理论学习，我认为自己具备了这个实力，于是决定开发这个项目。 正文 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
音乐喷泉控制系统简介
音乐喷泉控制系统简介 1. 系统简介 音乐喷泉控制系统是综合当今国际上先进科技成果，集音乐控制、程序控制、人工智能控制技术于一体的工业现场控制系统。其上位机是多媒体工业PC机或电脑音乐喷泉主控器，它能实现全程实时音控，自行识别乐曲旋律、节奏、乐感和音频强弱度。该系统使音乐喷泉在电脑指挥下，跟随音乐旋律不断变换水型，并与音乐同步。 2. 系统性能指标 ⑴系统多媒体软件包括曲目管理，乐曲编配以及多媒体演播。 ⑵开放式结构，乐曲编配技巧对用户开放，有方便的交互式操作控制界面，客户可自行选定播放乐曲。 ⑶音乐喷泉的计算机动态仿真与实时监控系统。 ⑷同一系统有多种工作运行方式：手动控制、程序控制、音乐控制、无人操作自动定时控制。 ⑸采用数码式音乐信号处理技术，将音乐信号进行频谱分析和延时处理，使喷泉和音乐同步，节奏同步，同步精度达到0.1秒。 ⑹水泵的控制方式有变频器调速、多级并联、PWM数码控制及开关量控制。 ⑺由于采用了RS485总线数字通信技术，使系统控制水泵、阀门及彩灯的点数可无限扩展，抗干扰性强，精度高。 ⑻乐曲可以由传统的CD、VCD、DVD机播放或多媒体电脑提供，现一般多用多媒体电脑。 ⑼阀门控制回路中全部采用故障自动恢复系统。 3. 系统应用范围 系统可应用于大型广场音乐喷泉、湖中喷泉、室内舞台表演喷泉、宾馆景观喷泉、公园游乐喷泉、园林景观喷泉、名人主题公园喷泉、企业形象喷泉、住宅小区喷泉等。 4. 系统配套方式 客户可以根据需要，选择下列任意一种系统： ⑴程控喷泉控制系统：它是采用已预先编辑好的程序，定时循环固定或随机变化各种水形组合，若加上彩色灯光，便成为“彩色程控喷泉”。 ⑵跑泉控制系统：跑泉是在电脑音乐喷泉主控器指挥下，由电磁阀依次顺序开闭来控制一长列喷嘴而产生出动态水形。跑泉控制器可变化几十种花型，并可改变其速度，最快响应速度为20毫秒。 ⑶电脑音乐喷泉控制系统：它是由一台电脑音乐喷泉主控器，下挂若干台电脑喷泉控制器，以及多条电脑跑泉控制器，组成的一个集成控制系统。 ⑷计算机管理音乐喷泉控制系统：它是由一台多媒体工业PC机作为上位机，若干台电脑喷泉控制器和电脑跑泉控制器作为下位机，组成的一个集成控制系统。 简介：介绍了计算机在音乐喷泉水泵的供电、调速、摇摆喷头的定位、多媒体音乐喷泉的控制及计算机辅助配乐、人工智能实时控制等在音乐喷泉技术方面的应用。 关键字：音乐喷泉喷泉工程电控设计
音乐喷泉设计说明
音乐喷泉 第一章概述 水是有生命的，任何地方只要有了动态的水，它将变得活力四射，充满生机。广州（新）白云国际机场旅客过夜用房灯光音乐喷泉工程及各种水景，它将其它绿化景观，灯光等景观结合起来，充分利用喷泉水、光、声、色的综合效果使得整个景观在动态水的作用下活了起来，使其成为一个休憩、观景、交流的理想场所。 第二章总体规划设计 一、指导思想 广州（新）白云国际机场旅客过夜用房灯光音乐喷泉工程及其他水景的方案总体规划设计，遵循“技术上可行，经济上合理”的基本原则，采用国内先进的喷泉技术，依据喷泉工程的重要性，在水形设计上既场面壮观，突出主题，又辅以烘托，水形线条明朗，组合水形一般控制在1-3种单水形，高潮时才组合多种水形。 二、音乐喷泉主题思想 音乐喷泉能使声、光、水、色做同步协调的变化，经电脑编程，喷泉水形升腾变幻，摇摆旋转，如天仙起舞，阿娜多姿，加上绚丽多彩、五颜六色的灯光照明变化。艺术层次高，观赏效果好，层次分明，具有一定的智能表演功能的动态水景。通过电脑进行编程，把不同水形的组合、不同灯光的形色变化和水形高低或色调不同、节奏快慢变化的程序，其同步性和协调性是其它方式 设计说明 控制喷泉无法相比的。 三、总体设计 音乐喷泉水池设计地点位于广州（新）白云国际机场内，水池平面形状为圆形，直径为30米。 音乐喷泉水形管线系统的布置按照不同水形的寓意内容及各种水型的特点进行设计，喷泉管线为中心高喷、擎天玉柱、万向外抛、海市蜃楼、海鸥飞翔、三层礼花、八角玉柱、孔雀开屏、旋扭、喇叭晶莹、凤尾、万向同心等十二种水形组合，管线为圆、横、竖向排列，根据水池的特点把喷泉组合的分布成为有层次的各种单种水形，组合水形依次向内、向外形成组合。 上述管线系统主题水形有：中心高喷、擎天玉柱、万向外抛、海市蜃楼、海鸥飞翔、三层礼花、八角玉柱、孔雀开屏、旋扭、喇叭晶莹、凤尾、万向同心。 各管线系统配设不同颜色的水下彩色灯光，对于主题水形配设适合的数量彩灯，彩灯颜色有红、绿、黄、蓝等。
成都音乐喷泉水形设计介绍
音乐喷泉水形设计介绍 音乐喷泉水形设计有哪些？音乐喷泉跟着音乐的变化展现各种不一样的姿态，音乐喷泉的水型千变万化，下面由四川畅顺通喷泉工程有限公司介绍对比多见的景观园林喷泉流形。 1、基地主喷 主喷坐落喷泉流池的基地方位，是喷泉中喷水高度最高的水型，雄壮的水柱拔地而起，刹那间升到空中，标志着中华儿女英勇联合、奋发向上。 2、众志成城 在喷泉池外围用可调直流组合成圆形内抛状，喷头调成抛物线状向基地喷水。如含苞待放的花蕾，本喷泉在水型规划上思考了喷水外型明快、简洁。标志着广大公民群众紧紧围绕党中央的周围，众志成城，严密联合，齐心协力，一起发明光辉的夸姣未来。 3、外拱
外拱在变频器的操控下，此伏彼起，似连绵不绝的波澜，配上乐曲，给欣赏着柔美的感受，标志吉祥的氛围。 4、数控跑泉 跑泉流形使用电子数字技能处理，预先编程，配用高速电磁阀，在进口原装电驱动元件作用下，喷泉逐一喷水，使该喷泉全体上构成向特定方向移动的跑动作用，似一阵阵波澜涌过，一波盛于一波，同时配以变幻的水下灯火，给夜色中的湖面增添了一抹漂亮、神秘的颜色。人的视觉与之同步，给人一种动态美感。此时，远处眺望如山泉四溢，烟波浩淼、碧波万顷，秀奇而又绚丽。用此喷泉来寓意劳动公民联合一心的凝聚力。在党中央的正确指引下，正进行着独具匠心的接力赛，你追我赶，奋勇直前，永不暂停。 5、大鹏展翅 用精灵般的摇动，带来搏击长空，强健豪放的新鲜形象，无穷的羽翼腾娜舒展，大开大阖，犹如全国公民在党和政府领导下奋勇当先，朝气蓬勃的簇新气候。 6、轻歌曼舞 喝彩摇晃水姿轻盈优美，喷水时在水下摇晃机组的股动下，如风拂垂柳，令人心旷神怡。晚间在彩灯的烘托下更加光彩夺目，它的动姿引人入胜。咱们用喝彩摇晃讴歌党，讴歌公民。 7、百变兰花 百变喷泉流形独特，喷水时而如一柱冲天，时而如巨形喇叭花怒放，丰满庞大的水色景象集光、水一体，水乳相融，互相生辉。其喷头之间互相严密协作，联合向上的感受情不自禁；晚间在五颜六色灯火的衬托下更显出氛围的厚重，给人留下深深的回味。它是喷泉外型中的一种新式产物，也是喷泉规划者的智慧结
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 专业班级： 学号： 学生姓名： 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)
大雁塔音乐喷泉作文范文8篇
大雁塔音乐喷泉作文范文8篇 本文是关于音乐的话题作文文章，仅供参考，如果觉得很不错，欢迎点评和分享。 篇一：大雁塔音乐喷泉我从陕北老家搬来西安的时候，对于这座城市的一切都很陌生。妈妈就利用假期带我到处参观游览，让我尽快认识西安。这不，给我留下难忘印象的首先要算大雁塔北广场的音乐喷泉了。我第一次去的时候，发现这个广场比我想象中要大很多，也看到了许许多多的小喷泉，而且还看到了一座非常雄伟的高塔，原来这就是西安最着名的大雁塔啊！我走着走着发现有个地方聚集了很多人，我便挤上去看了看，原来是音乐喷泉要开始了。这个音乐喷泉简直千变万化，绚丽夺目的灯光和着非常有节奏的音乐，喷泉的养子一会儿成了神龙摆尾，一会儿成了仙女散花，水柱绕着水柱，十分的好看。 其中我最喜欢的是“神龙摆尾”和“仙女散花”的样子，因为“神龙摆尾”是水柱龙跟着音乐喷泉的音乐在飞舞，声音越高，龙就飞的越高，声音变低，龙也就飞的低。“仙女散花”就是有两个大泉眼在左右摆动，所以就形成了仙女散花的景象。站在一旁的我看的是目瞪口呆，直拍手叫绝。 篇二：大雁塔音乐喷泉假期，我和妈妈坐火车抵达了文明古都西安，在王导的带领下，我们观赏了大雁塔广场上的大型音乐喷泉。 大雁塔广场位于西安著名的大雁塔脚下，北广场是一个规模宏大
的音乐喷泉广场。音乐喷泉广场的面积可真大呀！南北长约300余米，东西宽约100余米，是目前亚洲最大的喷泉广场。据说，表演一次要花费一万多元人民币。 随着音乐响起，水柱冲天而起，继而散落如万粒珍珠。在我还回味之间，又变幻为柔柔水伞、蒙蒙水雾。水中的精灵们像被施了魔法似的翩翩起舞。嘘！优美的华尔兹舞曲响起来了，水精灵们穿着长长的白色礼服，手拉着手在舞池中尽情地舞动着，时而跳跃，时而旋转，时而舒展，时而升腾。正当我看得入神时，音乐又变成了悠扬的小提琴曲《梁祝》，水精灵们又变成了纷飞的蝴蝶，变成了缠绵悱恻的梁山伯与祝英台，在如泣如诉的音乐中倾诉着离别之苦，诉说着相思之情。随着音乐的升腾跌宕，阳光的万般折射，水池中央霎时间形成了“彩虹万里百花开，花间彩蝶成双对。千年万代分不开，梁山伯与祝英台”的千古绝唱。不一会儿，音乐又变成了高雅的芭蕾舞曲，水精灵们也摇身一变，变成了超凡脱俗的芭蕾仙子，跳起了欢快的《天鹅湖》。眼前的水幕时而高，时而低，时而缓，时而急，一会儿腾起巨大的水幕，一会儿洒下串串珠帘，是那样的整齐划一，又是那样的气势磅礴。远处的喷泉更是壮观，像一朵巨大的莲花，时而绽放，时而合拢。看得我眼睛都舍不得眨一下，生怕错过了精彩的瞬间。更有一些调皮的孩子禁不住水的诱惑，在喷泉中来回穿梭，尽情嬉戏，虽然淋成落汤鸡，也乐在其中！ 放眼望去，云海茫茫，巨浪翻腾，不羁如海啸，乖巧似小溪。喷泉样式多变，水柱形态各异，有排山倒海的雄姿，有旋转交织的妩媚，
音乐喷泉
黑龙江科技学院 毕业设计（论文） 设计（论文）题目：基于单片机的音乐喷泉系统硬件设计 系别：_____电子信息工程系________________ 专业：__ ___通本三班____________________ 姓名：_ _李闯_______________________ 指导教师：___ __赵常松____________________ 辅导教师：_ ________________________ 年月日
摘要 随着人们生活水平的提高和建立绿色城市的向往，音乐喷泉以其独特的魅力和特殊的功能，愈来愈成为休闲娱乐产业中的一项重要产品。音乐喷泉的兴建也越来越多。根据目前音乐喷泉的发展现状，完成了小型音乐喷泉系统硬件结构设计和控制系统设计。控制系统的原理是利用8751单片机汇编音乐程序或者通过A/D对音频信号进行采样和处理，分级控制电动机，最终达到控制喷头流量的方法。采用程序控制或人工按键控制电磁阀来控制花型。音频信号还影响灯光色彩和灯光光线明暗的变化。从而使灯光色彩、灯光的闪烁和喷泉水姿随音乐节奏而变化。 关键词：8751单片机；音乐喷泉；变频器
Abstract with the improvement of people’s living standard and yearn for building green city, music fountain is more an more popular for its unique charm and special function large numbers of music fountain is increasingly built. The hardware construction of small music fountain system and the design of controller system and were completed according to the present situation of music fountain now. Its principle is that using the 8751 microcontroller to compilation music program or to sample musical signals with A/D and doing its data and grade controlling single-phase electric motor, finally it implements the control of the flow out of nozzles. The flower shapes are controlled by program controlling electromagnetic valves. The color, the light and shade of ray are changed by musical signals. So that the color, the light and shade of ray, the spring form is changed with music’s rhythm when music si played. Key words: 8751microcontroller, Music fountain, Variable-frequency Drive
音乐喷泉的电脑控制系统及控制方式
音乐喷泉的电脑控制系统及控制方式 在音乐喷泉中，一些公司采用了目前国际最先进的基于WINDOWS NT下的分布式计算机控制系统。系统具有先进性、开放性、实用性、安全性等五大特性。 自动控制技术是音乐喷泉中最关键的技术，其主要特点表现在以下几个方面： 一、高水平的音乐信号处理系统 利用中科院自动化所在语言识别方面的国际领先技术，研制了音乐信号32位计算机处理系统（M UCS ），将音乐信号进行频谱分析和延时处理，提取音乐信号中适合喷泉控制的有效成分送给主控机，并能将音乐信号任意延时，使喷泉和音乐同步。 二、集中分散式控制系统 本喷泉由主控机直接控制，主控机具有如下特征：1．音乐信号采集功能，按频率特征抽取有效成分。2．对喷泉设备进行故障诊断，可以对主机运行状态、漏电及驱动柜工作状态进行诊断。3．中文菜单式操作系统，使操作者能够在短时间内学会操作，具有音乐喷泉的各种动态造型和花样变化显示功能，使操作人员通过计算机屏幕就能观察到喷泉的各种变化，极大地方便了音乐喷泉的配曲和操作人员使用。4．开放式结构，人机界面友好，通讯接口及编程技巧对用户开放，只需通过鼠标的两个键即可完成音乐喷泉的配曲，这样就容易使音乐喷泉配曲库不断丰富，总给人耳目一新的感觉。5．对音乐喷泉的直接控制，直接驱动泵、变频器或伺服器。6．摇摆电机的摇摆速度及方向控制，最大控制量1024或更多。喷泉控制器采用了MUCS系统，能够与任何音源相接（CD机、录音机、现场演出等），在保证音乐信号不失真的情况下，使音乐与喷泉完全同步。 三、安全及可靠性
1．每一路被控制设备均安装过电压、过电流、漏电保护装置，一旦发生故障，能够自动切断电源，可靠的保护该路喷泉设备不受损失，保证人身安全。2．从工业控制工程实践中总结出一套独特的接地保护方式，进一步提高安全性。3．驱动器部分大规模地采用大功率无触点继电器，减少了电磁火花干扰，大大减少了主回路的故障，延长了使用寿命。作为音乐喷泉，不可能在一天内长时间表演，这里因为：第一耗电量大，第二长时间开启会使之缺乏新鲜感，尤其在白天无灯光时，效果欠佳。喷泉作为整个广场的一景，除音乐表演外还需考虑作为固定景点时水型的艺术效果。固定水型的使用时间是最长的。因此，喷泉水型设计与选择上除考虑表演音乐时的美感，同时也考虑作为水景时的效果，所以控制上的设置有不同的功能。1．手动控制：在白天或夜间音乐表演间歇时，点击鼠标独立打开某些水型，形成一组合造型固定不变。节约用电，平时最常用。2．程序控制：如果您希望有不同的组合造型变化，则可打开程度功能，使水型按设定的程序变化，出现不同的造型，使人感受不同景色的美妙。3．实时声控：为目前国内绝大多数公司普遍采用的一种控制方式，它的特点是可响应任何音源信号，现场演奏卡拉OK等，但此种控制方式有一些缺点。首先，水型动作要比音乐滞后，使人感觉喷泉动作与音乐不协调。其次，水型的出现组合与出现时间长短，为固定重复的而且不论任何曲目，所以会出现表演水型与音乐所表达的情感不一致。如激昂的乐符，可能出现摆动水型，而轻柔旋律时，又出现高大的水体，使人听觉感受与视觉感受不一致。第三，乐曲的情感段落与水型变化时间不符，而且千篇一律。4．预编控制方式：是根据某一首乐曲的情感与意境，人工编制各种水型、动作、灯光、水泵的开启和关闭，使喷泉的表演与音乐的情感和意境相吻合。此功能在控制技术、计算机技术、通讯技术方面有一定的综合难度。
各种音乐喷泉
1、最高：揭阳音乐喷泉 广东揭阳音乐喷泉投资3000多万元、历时近半年建设而成，是目前国内最高、最长的江上音乐喷泉。其工程的设计方案，突破了国内外传统的喷泉技术，将景观工程与先进的时代文化和超前的艺术理念、浓郁的地方文化特色进行有机融合，精心构筑，大胆创新。榕江音乐喷泉，创造了五项“中国第一”:首先是“高度第一”。榕江音乐喷泉设计主喷188米，是目前国内第一高度。其次是“浮台面积第一”.喷泉漂浮平台长290米，中间最宽45米，上下两层面积共14400平方米，目前为世界最大面积浮体平台。第三是“综合技术水平第一”。第四是“跑泉气势第一”。第五是“第一个江心漂浮平台喷泉”。榕江音乐喷泉综合性大型水景表演，以“水上莲花”为主题，共分为“莲花道情”、“激荡天宇”、“踏潮放歌”三个篇章，由188米高的主喷及造型多姿的“水上莲花”、“高歌猛进”、“桑恋砥柱”、“一泓揽胜”、“神龙摆尾”等20种水型与激光和音乐共同构成一幅气势恢宏的水景景观。 2、最大：洛阳音乐喷泉 洛阳音乐喷泉湖中大型音乐喷泉综合水景工程拥有许多世界之最，包括有世界上最长的数控跑泉（369米），世界上面积最大的综合水景工程（喷泉区域约12万平方米），世界首创的高科技水形（百变喷泉），世界上最精确的数控定位系统（360度无差别定位的数控摇摆），世界上最高最长的变频阵列。音乐喷泉以牡丹花作为主要造型元素，直线与曲线和谐融合，共有各式喷头569 音乐喷泉实景8个，水下彩灯22116盏，喷泉专用泵1407台，所有设备由10台专业电脑通过网络多极互连控制技术有机结合。音乐喷泉千姿百态、无与伦比的视听效果将成为洛阳新区又一道美丽的风景线。 3、西安音乐喷泉 全亚洲最大的矩阵喷泉广场，最大的水景广场。 西安大雁塔音乐喷泉广场位于着名的大雁塔脚下，东西宽480米，南北长350米，占地252亩，定大雁塔为南北中心轴。前广场设有山门及柱塔作为雁塔北路与广场轴线之转接点。由水景喷泉、文化广场、园林景观、文化长廊和旅游商贸设施组成，是西安曲江大唐文化主题区域的重要组成部分，与大唐芙蓉园、大唐通易坊、曲江新区等共同组成了规模宏大气势磅礴的大唐文化主题区域。南北高差9米，分成9级，由南向北逐步拾级形成对大雁塔膜拜的形式。整个工程建筑面积约11万平方米，总投资约5亿元。广场整体涉及概念上以突出大雁塔慈恩寺及唐文化为主轴，结合了传统与现代的元素构成。它不仅是全国最好的广场之一，更是全国最重要的唐文化广场。 音乐喷泉位于北广场中轴线上，南北长350米，东西宽52米，T字型结构，共分为百米瀑布水池、八级跌水池及前端音乐水池三个区域，可分区独立表演或整体表演。音乐喷泉规
音乐喷泉的PLC控制设计方案
目录 项目计划进度表 (4) 学期项目小组任务分工表 (5) 第一章绪论 1.1 项目背景 (6) 1.2 可编程序控制器概述 (7) 1.3 变频器工作原理 (9) 1.4 项目的主要任务与内容 (10) 1.5 项目的组织 (10) 第二章系统概述及方案论证 2.1 系统概述 (11) 2.2 控制系统方案选择及论证 (13) 第三章系统硬件部分 3.1 控制系统的组成部分 (19) 3.2 系统的控制过程 (19) 3.3 PLC的选型 (20) 3.4变频器的选型及参数设置 (26) 3.5 潜水泵与灯组参数 (28) 3.6 PLC的外部硬件连接图 (29) 3.7 控制系统主电路图 (30) 第四章系统软件部分
4.1控制系统基本流程图 (31) 4.2 本次设计所用指令介绍 (34) 4.3 控制系统梯形图的编制 (35) 结论 (37) 参考文献 (38) 致谢 (39)
项目计划进度表
第１章绪论 当今喷泉工程和高新技术的结合使喷泉效果更加绚丽多彩、婀娜多姿，令人赏心悦目、流连忘返。当变频控制技术引入音乐喷泉控制系统，可以使水柱随着音乐快慢变化，仿佛是在随着音乐翩翩起舞，引人入胜。本文通过设计一个实用型广场音乐喷泉的PLC 控制系统，介绍PLC在音乐喷泉控制控制系统中的应用。通过这一设计过程，进一步熟悉PLC控制系统的设计步骤和方法，培养理论联系实际及知识的综合运用能力。本章对这一课题的设计背景及控制系统中PLC、变频器的基本知识进行简单的介绍。 1.1项目的背景 起初的音乐喷泉控制系统就是利用音乐的主要音素(频率、振幅、音色和节拍)控制喷水的花型组合变化、水柱高低、远近变化和灯光色彩组合，其原理是将声音信号转变为电信号，经过放大及其它一些处理推动继电器或电子开关，再去控制设在水路上的电磁阀的启闭，从而达到控制喷头水路的通断。 音乐喷泉是现代科技与艺术的综合，利用喷泉来表现音乐的美感，令人赏心悦目。目前，有许多采用各式各样的控制系统来实现的音乐喷泉，取得了良好的效果。但纵观这些音控产品，有的利用音乐的时域变化来控制喷泉，有的将音乐分成几个频段来控制喷泉的花型，且多采用低频、中频和高频三个频段来控制。缺点是都没有在频域上很好地展现音乐，因此不能很好地体现音乐的内涵。 本项目针对这些问题，提出了一种新的方法来控制喷泉的变化，本设计将通过对音乐音频信号的实时采样，再通过变频器对潜水泵进行变频调速，利用各式喷头的喷射、摇摆、旋转来实现喷泉水柱高低、摇摆幅度、旋转速度来实时地展现音乐的频谱。