毕设答辩-简易音乐喷泉制作
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STC89C52单片机的最小系统电路包含以 下几个部分：
单片机供电电路：AT89S52需要具有 可靠的5V供电，在电路图中的VCC和GND 为供电网络标识符；
振荡电路：AT89S52需要一个稳定的 振荡电路才能够正常工作，在该电路采 用了24Mhz的晶振作为AT89S52的时钟源 ；
复位电路：复位电路是单片机正常运 行的一个必要部分，复位电路应该保证 单片机在上电的瞬间进行一次有效的复 位，在单片机正常工作时将RST引脚置 低。此外通过一个按键进行手动复位， 在单片机运行不正常时使用。
if(h1>700) led2=1; else led2=0;
if(h1>1000) led3=1; else led3=0;
if(h1>1300) led4=1; else led4=0;
if(h1>1600) led5=1; else led5=0;
if(h1>1800) led6=1; else led6=0;
当时钟信号到第3 个脉冲的下降沿时，DO/DI端开始利用数据输出 DO进行转换数据的读取。从第4个脉冲下降沿开始由DO端输出转换数据 最高位DATA7，随后每一个时钟下降沿DO端输出下一位数据。直到第11 个时钟脉冲时发出最低位数据DATA0，一个字节的数据输出完成。也正 是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个时钟下降沿输出 DATD0。随后输出8位数据，到第19 个时钟下降沿时数据输出完成，也 标志着一次A/D转换的结束。最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换 后的数据进行处理就可以了。
简易音乐喷泉的制作
任课老师： 组员：
目录
1、设计任务和硬件设计 2、软件设计 3、调试和测试结果分析
设计任务
基本任务：用MCS-51单片机设计一个音乐喷泉，要实现 喷水高度的连续控制，就必须能够调节喷头出水水压，而通 过调节水泵转速可以达到平滑调节水压的目的。系统采用对 单片机进行编程，通过单片机输出改变的PWM来控制直流电 机工作转速，进而使水柱发生变化。当有音乐信号时，获取 声音强度，通过A/D转换采集音频电压强度，再通过软件计 算占空比输出PWM，作用到电机上，使喷头产生随音乐起伏 的效果。同时通过将PWM的占空比与设定的8档值比较来控制 8盏LED灯随音乐起伏的效果。
h2= 255-date; 平时间，h1为高电平时间
h1=h2*10; out=0; delay((h2-100));
//读取音频信号电压值，通道CH0 //取PWM占空比，h2为低电
//占空比放大十倍，增加分辨率 //输出PWM低电平 //PWM低电平延时
if(h1>300) led1=1; else led1=0;
结果分析：
通过调试，已基本可以实现设计目标。通过喇叭输出的音 乐在高音量时基本听不出噪声，且LED的变化和喷水的变化已基 本能达到预想的效果。在此基础上未来可以通过增加电机和喷头 来实现连环喷水的效果，且LED也可以设置成专业的彩色频谱灯 ，来实现更加令人赏心悦目的效果。
2020/3/1
Thanks！
SCL=0;
DO=1;
CS=0;
//开始
SCL=1;
//第一个上升沿
SCL=0;
DO=SGL;
SCL=1;
//第二个上升沿
SCL=0;
DO=ODD;
SCL=1; //第三个上升沿
SCL=0; //第三个下降沿
DO=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL=1;
SCL=0; //开始从第四个下降沿接收数据
2020/3/1
主程序设计
void main()
{ while(1) { penquan()//调用PWM调压函数，通 过延时改变输出高低电平， //并根据占空比控制LED }
}
开始 A/D采集 PWM调压
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A/D转换程序原理
如图2.1 所示，当SGL与ODD2 位数据分别为 “1”、“0”时，只对CH0 进行单通道转换。当2位数 据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当2 位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+， CH1作为负输入端IN-进行输入。当2 位数据为“0”、 “1”时，将CH0作为负输入端IN-，CH1 作为正输入 端IN+进行输入。
调试和测试结果分析：
在软件调试方面，由于软件只有两部分组成，即A/D转换和PWM 调压。A/D转换方面不需要十分精确的数据，也考虑到喷泉是实时性的 ，对反应速度有要求，所以没有用到滤波处理。PWM调压主要实现了 电机的PWM输出和LED的控制。鉴于两者有一定联系，将两部分整合 在了一起，也可以提高反应速度。由于电机的调速是由PWM来控制， 因此软件通过根据占空比分别延时输出高电平和低电平来实现PWM。 其占空比的计算则通过AD采集的8位分辨率决定，设AD采集值为U。 因为满量程为255，高电平时间为U，则低电平时间为255-U.。另外， 通过U的值与预设的8档量程比较来控制LED的变化效果，电压越高， 亮的LED就越多。由于AD为8位精度，而单片机对浮点数的运算能力又 有限。所以为了提高精度，将U放大10倍。这样LED的变化效果可以更 加明显。
总体设计
本设计方案为当有音乐信号时，获取声音强度，
通过A/D转换采集音频电压强度，再通过软件计算占 空比输出PWM，作用到电机上，使喷头产生随音乐 起伏的效果。同时通过将PWM的占空比与设定的8档 值比较来控制8盏LED灯随音乐起伏的效果。
喇叭
频谱彩灯显示
功放
AD转换
单片机 驱动
水泵
电源
单片机的最小系统
A/D转换电路
ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。 ADC0832 具有以下特点： · 8位分辨率； · 双通道A/D转换； · 输入输出电平与TTL/CMOS相兼容； · 5V电源供电时输入电压在0~5V之间； · 工作频率为250KHZ，转换时间为32μS； · 一般功耗仅为15mW；
value<<=1;
if(DO)
value++; }
for(i=0;i<8;i++)
{
//接收校验数据
value1<<=1;
if(DO)
value1+=0x80;
SCL=1;
SCL=0;
}
CS=1;
则返回0
SCL=1; if(value==value1) //与校验数据比较，正确就返回数据，否
return value;
if(h1>2000) led7=1; else led7=0;
if(h1>2200) led8=1; else led8=0;
out=1;
delay((date-100));
}
调试和测试结果分析：
在硬件调试方面由于电机运转会给电路带来噪声，于是 在电源模块增加了滤波处理，主要通过与地之间串接电容来 实现。另一方面，在LM386功放输出端加了大电容接喇叭来 减少输出到喇叭的噪声。同时由于音频电路对走线有较高要 求，限于经验不足，未做到较完善的考虑，仅将喇叭接线的 地尽量远离电源输入的地。经过以上改动后，噪声有明显减 少，但不能完全消除。并且，功放的放大倍数对噪声也有影 响。放大倍数大，会将噪声一并放大。虽然减小放大倍数可 以一定程度上减小噪声，但是随着放大倍数的减小，A/D转 换的电压范围也随之减小，即PWM的分辨率减小而使喷水的 变化和LED的变化都随之减小，效果减弱。因此减小放大倍 数时要适度。
return 0;
}
PWM调压设计：
开始
读取音频电压
2020/3/1
更新PWM占空比
输出PWM低电平
根据PWM低电平时 间软件延时
根据PWM占空比控 制8盏LED亮灭，共8 档
返回
根据PWM高电平时 间软件延时
输出PWM高电平
PWM调压子程序：
void penquan() //PWM调压
{
uchar h1,h2,date; date=ad0832read(1,0);
开始
返回
初始化 通道选择 启动A/D转换 读取一位数据
返回转换值
是
两次数 据相等 ？ 是
8位读取 完毕？
返回0 否
否
8位读取 完毕？
否
是 读取1位校验数据
A/D转换子程序代码：
unsigned char ad0832read(bit SGL,bit ODD)
{
unsigned char i=0,value=0,value1=0;
·8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装
音频放大电路
LM386是一种音频集成功放，具有自身功 耗低、更新内链增益可调整、电源电压范 围大、外接元件少和总谐波失真小等优点 的功率放大器，广泛应用于录音机和收音 机之中。
LM386特性： 静态功耗低，约为4mA，可用于电池供
电； 工作电压范围宽，4-12V or 5-18V； 外围元件少； 电压增益可调，20-200； 低失真度；
单片机供电电路：AT89S52需要具有 可靠的5V供电，在电路图中的VCC和GND 为供电网络标识符；
振荡电路：AT89S52需要一个稳定的 振荡电路才能够正常工作，在该电路采 用了24Mhz的晶振作为AT89S52的时钟源 ；
复位电路：复位电路是单片机正常运 行的一个必要部分，复位电路应该保证 单片机在上电的瞬间进行一次有效的复 位，在单片机正常工作时将RST引脚置 低。此外通过一个按键进行手动复位， 在单片机运行不正常时使用。
if(h1>700) led2=1; else led2=0;
if(h1>1000) led3=1; else led3=0;
if(h1>1300) led4=1; else led4=0;
if(h1>1600) led5=1; else led5=0;
if(h1>1800) led6=1; else led6=0;
当时钟信号到第3 个脉冲的下降沿时，DO/DI端开始利用数据输出 DO进行转换数据的读取。从第4个脉冲下降沿开始由DO端输出转换数据 最高位DATA7，随后每一个时钟下降沿DO端输出下一位数据。直到第11 个时钟脉冲时发出最低位数据DATA0，一个字节的数据输出完成。也正 是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个时钟下降沿输出 DATD0。随后输出8位数据，到第19 个时钟下降沿时数据输出完成，也 标志着一次A/D转换的结束。最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换 后的数据进行处理就可以了。
简易音乐喷泉的制作
任课老师： 组员：
目录
1、设计任务和硬件设计 2、软件设计 3、调试和测试结果分析
设计任务
基本任务：用MCS-51单片机设计一个音乐喷泉，要实现 喷水高度的连续控制，就必须能够调节喷头出水水压，而通 过调节水泵转速可以达到平滑调节水压的目的。系统采用对 单片机进行编程，通过单片机输出改变的PWM来控制直流电 机工作转速，进而使水柱发生变化。当有音乐信号时，获取 声音强度，通过A/D转换采集音频电压强度，再通过软件计 算占空比输出PWM，作用到电机上，使喷头产生随音乐起伏 的效果。同时通过将PWM的占空比与设定的8档值比较来控制 8盏LED灯随音乐起伏的效果。
h2= 255-date; 平时间，h1为高电平时间
h1=h2*10; out=0; delay((h2-100));
//读取音频信号电压值，通道CH0 //取PWM占空比，h2为低电
//占空比放大十倍，增加分辨率 //输出PWM低电平 //PWM低电平延时
if(h1>300) led1=1; else led1=0;
结果分析：
通过调试，已基本可以实现设计目标。通过喇叭输出的音 乐在高音量时基本听不出噪声，且LED的变化和喷水的变化已基 本能达到预想的效果。在此基础上未来可以通过增加电机和喷头 来实现连环喷水的效果，且LED也可以设置成专业的彩色频谱灯 ，来实现更加令人赏心悦目的效果。
2020/3/1
Thanks！
SCL=0;
DO=1;
CS=0;
//开始
SCL=1;
//第一个上升沿
SCL=0;
DO=SGL;
SCL=1;
//第二个上升沿
SCL=0;
DO=ODD;
SCL=1; //第三个上升沿
SCL=0; //第三个下降沿
DO=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL=1;
SCL=0; //开始从第四个下降沿接收数据
2020/3/1
主程序设计
void main()
{ while(1) { penquan()//调用PWM调压函数，通 过延时改变输出高低电平， //并根据占空比控制LED }
}
开始 A/D采集 PWM调压
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A/D转换程序原理
如图2.1 所示，当SGL与ODD2 位数据分别为 “1”、“0”时，只对CH0 进行单通道转换。当2位数 据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当2 位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+， CH1作为负输入端IN-进行输入。当2 位数据为“0”、 “1”时，将CH0作为负输入端IN-，CH1 作为正输入 端IN+进行输入。
调试和测试结果分析：
在软件调试方面，由于软件只有两部分组成，即A/D转换和PWM 调压。A/D转换方面不需要十分精确的数据，也考虑到喷泉是实时性的 ，对反应速度有要求，所以没有用到滤波处理。PWM调压主要实现了 电机的PWM输出和LED的控制。鉴于两者有一定联系，将两部分整合 在了一起，也可以提高反应速度。由于电机的调速是由PWM来控制， 因此软件通过根据占空比分别延时输出高电平和低电平来实现PWM。 其占空比的计算则通过AD采集的8位分辨率决定，设AD采集值为U。 因为满量程为255，高电平时间为U，则低电平时间为255-U.。另外， 通过U的值与预设的8档量程比较来控制LED的变化效果，电压越高， 亮的LED就越多。由于AD为8位精度，而单片机对浮点数的运算能力又 有限。所以为了提高精度，将U放大10倍。这样LED的变化效果可以更 加明显。
总体设计
本设计方案为当有音乐信号时，获取声音强度，
通过A/D转换采集音频电压强度，再通过软件计算占 空比输出PWM，作用到电机上，使喷头产生随音乐 起伏的效果。同时通过将PWM的占空比与设定的8档 值比较来控制8盏LED灯随音乐起伏的效果。
喇叭
频谱彩灯显示
功放
AD转换
单片机 驱动
水泵
电源
单片机的最小系统
A/D转换电路
ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。 ADC0832 具有以下特点： · 8位分辨率； · 双通道A/D转换； · 输入输出电平与TTL/CMOS相兼容； · 5V电源供电时输入电压在0~5V之间； · 工作频率为250KHZ，转换时间为32μS； · 一般功耗仅为15mW；
value<<=1;
if(DO)
value++; }
for(i=0;i<8;i++)
{
//接收校验数据
value1<<=1;
if(DO)
value1+=0x80;
SCL=1;
SCL=0;
}
CS=1;
则返回0
SCL=1; if(value==value1) //与校验数据比较，正确就返回数据，否
return value;
if(h1>2000) led7=1; else led7=0;
if(h1>2200) led8=1; else led8=0;
out=1;
delay((date-100));
}
调试和测试结果分析：
在硬件调试方面由于电机运转会给电路带来噪声，于是 在电源模块增加了滤波处理，主要通过与地之间串接电容来 实现。另一方面，在LM386功放输出端加了大电容接喇叭来 减少输出到喇叭的噪声。同时由于音频电路对走线有较高要 求，限于经验不足，未做到较完善的考虑，仅将喇叭接线的 地尽量远离电源输入的地。经过以上改动后，噪声有明显减 少，但不能完全消除。并且，功放的放大倍数对噪声也有影 响。放大倍数大，会将噪声一并放大。虽然减小放大倍数可 以一定程度上减小噪声，但是随着放大倍数的减小，A/D转 换的电压范围也随之减小，即PWM的分辨率减小而使喷水的 变化和LED的变化都随之减小，效果减弱。因此减小放大倍 数时要适度。
return 0;
}
PWM调压设计：
开始
读取音频电压
2020/3/1
更新PWM占空比
输出PWM低电平
根据PWM低电平时 间软件延时
根据PWM占空比控 制8盏LED亮灭，共8 档
返回
根据PWM高电平时 间软件延时
输出PWM高电平
PWM调压子程序：
void penquan() //PWM调压
{
uchar h1,h2,date; date=ad0832read(1,0);
开始
返回
初始化 通道选择 启动A/D转换 读取一位数据
返回转换值
是
两次数 据相等 ？ 是
8位读取 完毕？
返回0 否
否
8位读取 完毕？
否
是 读取1位校验数据
A/D转换子程序代码：
unsigned char ad0832read(bit SGL,bit ODD)
{
unsigned char i=0,value=0,value1=0;
·8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装
音频放大电路
LM386是一种音频集成功放，具有自身功 耗低、更新内链增益可调整、电源电压范 围大、外接元件少和总谐波失真小等优点 的功率放大器，广泛应用于录音机和收音 机之中。
LM386特性： 静态功耗低，约为4mA，可用于电池供
电； 工作电压范围宽，4-12V or 5-18V； 外围元件少； 电压增益可调，20-200； 低失真度；