最新基于单片机的音乐喷泉设计
基于单片机的简易音乐喷泉设计
基于单片机的简易音乐喷泉设计伴随现在我国城市环境建设和发展，音乐喷泉作为一种高雅性的艺术景观被广泛的使用在各大广场和小区中，因此设计一种新型音乐喷泉具有很重要的意义。
本文设计一种基于单片机的简易音乐喷泉，通过ADC0832将音频信息采集，通过信号转换，然后传送给单片机处理后，根据不同的乐谱让LED灯显示和水泵喷泉，同时通过LM386功率放大器让扬声器来播放音频信息。
本音乐喷泉设计融入现代科技与艺术。
音乐喷泉是由喷水图案、彩灯和音乐旋律组成的有机整体。
它令视听观众有极大的乐趣。
标签：音乐喷泉；ADC0832模块；LM386功率放大器音乐喷泉从建筑情况出发，展现瑰丽的美感特征。
并以水上音乐曲调的角度来表现音乐喷泉的优美姿态，但是这些大型音乐喷泉，控制系统采用PLC可编程逻辑控制，成本高，一般定量设计特别。
国内外音乐喷泉控制系统的设计还处于成长阶段，也有专门的生产和设计厂家，提供设计、喷泉设备和安装服务。
目前，在中国的音乐喷泉是向智能化方向发展，分权化、综合化、多样化。
因此，对音乐喷泉控制系统的设计也提出了更高的要求。
本文就是基于单片机设计的一种音乐喷泉。
1 设计思想基于单片机的音乐喷泉主要是由六部分组成：主要由STC89C52单片机电路作为主控制电路；ADC0832采集电路主要是把音频信号采集后传输给单片机进行处理（采集接口主要是通过一个3.5的音频线与外部播放设备相连接）；水泵控制电路、LM386功率放大器电路、LED灯显示电路主要用来显示音乐喷泉的效果；5V电源电路（主要通过一个USB数据线和外部电源相连）主要给系统供电。
2 硬件设计2.1 音频采集模块ADC0832是一个8位分辨率的A/D转换芯片，具有高达256的水平最大分辨率，可适应一般的模拟量转换要求。
内部电源的输入和参考电压的重复使用，使芯片的模拟电压在0～5V之間，芯片的转换时间仅为32μs，数据输出可作为数据校验，减少数据误差，转换速度快，稳定性强。
基于AT89C51单片机的音乐喷泉控制系统设计
毕业设计报告题目基于AT89C51单片机的音乐喷泉控制系统设计系别电子工程学院专业微电子液晶显示班级1101学生姓名闻佳学号100110227指导教师钱香2012年4 月基于AT89C51单片机的音乐喷泉控制系统设计摘要：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，介绍了一个以AT89C51单片机为核心的小型音乐喷泉控制系统。
给出了一个简洁的单片机控制电路，分析了输出地址，描述了不同类型的输出电路和输入电路；介绍了从特定构造的喷池中获得决定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。
采用程序控制来控制花型。
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：音乐喷泉；单片机；单片机控制；喷池数据Control system of mini type music Fountain based onAT89C51 SCMABSTRACT：With the improvement of people's living standard and yearn for building green city, music 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 was pre—to obtain data from a specific fountain pool .Was elaborated，which will affect actions of the p001．Finally, the structure drawing of main program and the watchdog program were put forward. The flower shapes are controlled by program controlling or man-made keystroke 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 spr ing form is changed with music’s rhythm when music is played．Key Words: music fountain；SCM；SCM control；watchdog program目录第1章绪论 (5)1.1课题背景 (5)1.2 音乐喷泉的发展和现状 (5)第2章音乐喷泉控制系统硬件设计 (7)2.1 控制系统硬件总体设计方案 (7)2.2音乐信号的采集 (7)2.2.1 音频放大电路的设计 (7)2.2.2 采样定理 (9)2.3 单片机电路 (10)2.3.1 单片机的概述 (11)2.3.2 时钟电路的设计 (12)2.4 AD转换电路 (12)2.4.1 ADC0809与单片机89C51的连接 (13)2.4.2输入电路 (14)2.5潜水泵调速硬件方案设计 (14)2.6灯光硬件方案设计 (15)2.7解决系统时间滞后硬件电路设计 (16)第3章喷泉控制系统软件设计 (18)3.1喷池数据 (18)3.2主程序框图 (19)3.3 控制潜水泵软件设计模块 (19)3.3.1 潜水泵开关调速的原理 (20)3.3.2潜水泵开关调速的软件设计 (21)3.4控制电磁阀软件设计模块 (22)3.5 歌曲存储模块 (23)3.5.1音频脉冲的产生 (23)3.5.2音乐程序 (24)3.6灯光控制模块 (27)3.7看门狗子程序 (28)3.8实验仿真 (28)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录 (34)附录1 (34)附录2 (35)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。
单片机的音乐喷泉控制系统设计
单片机的音乐喷泉控制系统设计
单片机的音乐喷泉控制系统设计是一个相对比较复杂的工程，它要将能够实现一种低成本，高性能，可靠性高的喷泉系统设计出来。
在喷泉系统的设计之中，单片机的选择起着重要的作用，要求单片机足够便宜，又能满足整个喷泉系统的功能要求。
因此，在设计单片机音乐喷泉控制系统之前，我们需要分析和设计整个喷泉系统，以确定其所需要的技术参数，同时也要考虑到出产的成本和可行性的问题。
首先，选择一款强大的单片机作为喷泉系统的核心，这样可以满足喷泉系统的功能要求，而且价格也不会太高。
在选择单片机时，应该考虑其存储容量、输入/输出端口和片上资源等方面，以保证喷泉系统可被良好的控制。
其次，确定喷泉系统中控制所需要的 Power Mosfet，它可帮助喷泉系统正常运行，并且使得系统运行的更加稳定。
此外，喷泉系统中也需要设置一种常见的数据传输接口，如 RS-232 或者 RS-485 接口，以便可以进行远程控制和监控等。
接下来，应当考虑诸如传感器、开关、电源线路等其他硬件部件的选择，以及系统的连接方式。
在安装喷泉系统时，应该考虑水池大小、水流量、水压等情况，以决定每根喷泉管的高度和布置位置。
最后，在设计喷泉系统的控制算法时，需要考虑到喷泉管的数
量、流动模式和音乐模式等方面，以配合整个喷泉系统的效果，并采用合理的方法编写程序，使得单片机能够正确的控制喷泉系统，使之能够发挥出最佳的运行效果。
综上所述，设计单片机的音乐喷泉控制系统是一个十分复杂的工作，需要从硬件设备选择、连接、传感器布置和算法编写等方面仔细斟酌，以实现一个低成本、高性能、可靠性高的喷泉系统。
基于单片机的音乐喷泉控制系统设计
基于单片机的音乐喷泉控制系统设计任务书1．课题意义及目标学习并掌握单片机及相关知识；了解并掌握音乐喷泉控制系统的工作要求；在查阅资料的基础上，实现音乐播放，水泵控制等功能，完成系统整体方案设计；完成系统硬件设计，完成系统元器件的选型，在掌握电子线路图绘制工具软件的基础上，完成系统组成框图的绘制、完成相关电路图及系统原理图的绘制；完成系统软件设计。
2．主要任务(1)、阅读任务书，通过查阅相关资料，构建设计方案并充分论证，并撰写开题报告；(2)、进行系统总体设计，熟悉开发环境；(3)、系统硬件设计，系统软件设计；(4)、毕业设计说明书；3．主要参考资料[1]李晓林.单片机原理与接口技术[M] . 北京：电子工业出版社, 2013[2]徐沐龙.单片机原理及应用[M] . 北京：机械工业出版社, 2013[3]蒲珊珊.基于8751单片机的音乐喷泉控制系统设计[J] . 机械制造与自动化, 2011，24．进度安排审核人：年月日基于单片机的音乐喷泉控制系统设计摘要：在音乐喷泉控制系统设计中，通过两种喷泉造型方案的优缺点的比较，选择了最优的方案。
本设计主要阐述音乐喷泉的工作原理，并完成小型音乐喷泉系统的硬件结构和软件方面的设计改进。
控制系统以单片机为核心控制变频器、电磁阀和水下照明灯具等设备，实现音乐播放和喷头喷水同步的目的。
为了便于理解音乐喷泉的工作原理，本设计同时还简要介绍了元器件的参数和工作原理。
最后，利用Altium designer 软件绘制硬件原理图。
关键词：音乐喷泉，控制系统，单片机，变频器，电磁阀Music Fountain Control System Design Based On SCM Abstract：In the design of the control system about music fountain, the best music fountain modeling is chosen according to the comparison of two styling plans’ merits and demerits. This paper mainly describes the principle of musical fountain and completes the design of small scale music fountain system concerning about hardware and software. The control system within taking microcomputer as the core controls frequency transformer, solenoid valve, underwater lightings and other facilities. And it achieves the purpose of making music play to keep pace with water injection. In order to make others to understand the principle of music fountain easily, the paper also introduces components’ parameter and working principle briefly. In the end, the principle diagram of the hardware is drawn by taking advantage of the Altium designer software.Keywords: Music Fountain, Control System, SCM, Frequency Transformer, Solenoid valve目录1 前言 (1)1.1 课题研究背景和意义 (1)1.2 音乐喷泉的发展状况 (1)1.3 音乐喷泉的工作原理 (2)1.4 课题主要研究内容 (3)2 音乐喷泉造型和工作流程设计 (4)2.1 造型方案设计和选择 (4)2.2 水泵选择 (5)2.3 喷泉彩灯和喷头选择 (6)3 硬件电路设计及元器件介绍 (7)3.1 控制系统方案设计 (7)3.2 单片机原理与应用 (8)3.3 控制系统硬件设计 (10)3.3.1 喷泉控制系统组成 (10)3.3.2 接口芯片与单片机连接 (11)3.3.3 变频器选型 (14)3.3.4 电磁阀驱动电路设计 (16)3.4 硬件延时电路设计 (17)4 控制系统软件设计 (19)4.1 系统工作流程 (19)4.2 系统资源分配 (20)4.3 音乐控制码的编制........................................................................ 错误!未定义书签。
基于单片机的音乐喷泉系统设计
基于单片机的音乐喷泉系统设计摘要：随着科技进步和经济快速发展，人们对精神层面的要求也越来越多，音乐喷泉以其独特的魅力，愈来愈成为休闲娱乐产业中的一项重要产品。
目前市面上的小型音乐喷泉尚存在协调性差、安全性欠缺等缺点。
本文根据音乐喷泉现状设计一种基于单片机的小型音乐喷泉系统。
系统通过仿真实现音频放大、数据采集、根据AD值大小控制彩灯、通过PWM控制水泵转速、感应人体并自动报警等功能，系统操作简单、更换方便、性价比高，有良好的市场应用前景。
关键词：单片机音乐喷泉彩灯控制LM386芯片0 引言音乐喷泉是流动的艺术，美轮美奂的音乐喷泉给人以无限的享受。
在现代城市园林景观设计中，水是不可缺少的组成部分，音乐喷泉是重要的景观之一，因此在公园设计、城市规划和小区景观设计中，音乐喷泉的设计与应用至关重要[1]。
在许多公共场合，喷泉只能看到不断发生变化的水型，没有音乐的节奏和旋律，注视它不可避免会感到沉闷。
此设计由于成本低、体积小以及各种形式水柱状和形态转换，充分体现了水的活力及音乐的魅力。
它可以在一些小型的优雅餐厅、花园、酒店、学校和其他地方使用，以便更多地方的人们可以感受到音乐喷泉的美感。
1 系统方案设计本系统的设计采用STC89C52单片机，音频信号通过放大电路后播放音乐，同时放大后的音乐进入AD转换芯片转换为数字信号后进入单片机，再由单片机通过程序处理输出信号控制电机转速，同时控制发光二极管的亮灭，在这期间如果有人距离音乐喷泉过近，还会发出警报提醒行人。
2 硬件系统设计2.1 音乐信号放大模块外部音源的幅度一般较弱，因此要对原音频信号进行放大处理后送入A/D转换器进行模数转换。
本模块主要采用LM386芯片，具有功耗低、电压增幅可调节、总谐波失真小等特点。
LM386采用双列8脚封装结构，它的工作电压为5V，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%，电压放大倍数为20。
基于单片机控制的音乐喷泉
设计（论文）任务（包括原始数据、技术要求、工作要求）一、课题目的：本设计是一款基于单片机控制的音乐喷泉，音乐的播放由外部设备播放。
根据有无音乐播放，启停喷泉。
当有音乐信号时，获取声音强度进行滤波放大实时输出到变频器，作用到变速电机上，使喷头喷水产生随音乐起伏的效果。
系统主要实现了声音的采集、音乐的播放、喷泉水柱的控制、乐曲的选择，彩灯控制等功能。
二、研究意义：音乐喷泉是近几年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的造型等随着音乐变化而变化，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、景区喷泉、超高喷泉、人工瀑布。
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，各大广场、景区都有它的身影。
可以说，音乐喷泉已经成了一种娱乐产业，具有很高的经济效益和社会效益。
所以研究设计高水平的音乐喷泉技术是非常重要的！三、主要研究内容：本次毕设主要任务是设计一款基于以单片机为核心的小型音乐喷泉系统。
系统主要分为硬件设计和软件设计两部分，硬件设计主要为系统的单片机、音频以及水柱控制电路设计，软件设计主要为设计灯光与水柱的喷射方式。
1.本次毕业设计根据功能可以分为以下几个部分：(1)音乐控制部分：本设计的音频输入由外部的电脑、手机、mp3等音频播放设备提供。
(2)信号采集部分：系统需要对采集到的音频信号进行预处理，主要目的在于为后续单片机滤波、放大、数据采集提供便利。
(3)数字信号处理部分：此部分首先将模拟信号转化为数字信号，并把数字信号进行单片机处理，然后根据数字信号的强弱程度合理控制灯光的闪烁方式和水泵电机的转速。
(4)驱动部分：为灯光和水泵电机提供驱动2.本次设计的主要任务：(1)电源设计：本设计采用的电源电压为5v-12v（2）模拟信号的处理设计：模拟信号的处理设计需要利用放大滤波技术处理音频信号（3）数字信号处理设计：此部分利用转化后的数字信号控制水泵和灯光（4）音频电路设计：音频电路设计主要分为音乐放大和音频预处理两部分，音乐放大主要是将音乐进行放大处理,其中有一级和二级放大之分。
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控制系统硬件总设计方案音乐信号的采集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音频脉冲的产生2音乐程序2.6灯光控制模块2.7看门狗子程序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。
基于单片机的音乐喷泉控制系统设计
毕业设计任务书1．课题意义及目标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，所以对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。
通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解音乐喷泉控制方案比选、硬件结构架设以及软件程序编写等方面的设计规范、原理方法及设计思想等内容，为学生在毕业后从事相关工作打好基础。
2．主要任务本课题要求用单片机作为控制核心，设计出一种控制简单成本较低且易于推广使用小型音乐喷泉的控制系统。
系统原理是用单片机根据音乐的强弱对电机、水泵、或阀门进行控制，以便控制喷泉水柱的高低。
输入为与音乐强弱成正比的电压信号，输出为对水泵转速或阀门的控制量。
实现乐曲演奏、乐曲选择、喷泉水柱控制、彩灯控制等功能。
3. 主要参考文献[1]肖玲琍.音乐喷泉与现场总线技术[J]北京建筑工程学院学报,2003,(03)[2]陈一民,刘云超,陈琳,李元.音乐喷泉系统的可视化设计及实时仿真[J]计算机工程,1999,(08)[3]孙育才.供水系统设计[M].湖北:水利电力出版社,1979:40-45[4]任致程.实用电动机控制电路350例[M].北京:人民邮电出版社,2002:132—134[5]吴仁华，祁大勇．灯光控制系统的设计．北京:北京航空航天大学学报，2003:35-354．进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1熟悉题目,明确设计要求,确定思路,准备开题2014.03.03—2014.03.12 2系统各功能的硬件设计2014.03.13—2014.03.30 3系统软件设计与调试2014.03.31—2014.04.30 4系统的整体测试与分析2014.05.01—2014.05.31 5撰写毕业论文,准备答辩2014.06.01—2014.06.20基于单片机的音乐喷泉控制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。
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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转换器要设置为双极7/32性，即能接收负信号。
图 2.2.2 音乐信号放大采集1.2.2 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来时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。
如图 3.2.2 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计算机，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来的模拟信号，在采样时应当使采样频率满足采样定理的要求。
采样定理的描述为“对一个模拟信号进行离散化时，只要满足采样频率fs 大于或等于被采样信号的最高频率fm的2 倍，就可以通过理想的低通滤波器，从样本值序列信号中无失真地恢复出原始模拟信号”，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，采样频率一般要稍大8/32于信号最高频率的 2 倍。
比如乐曲的音域频段如果在50Hz~4000Hz 内，就要将A/D 转换器的采样频率选定为10kHz，才能满足香农采样定理的要求。
1.3 单片机电路单片机要采集音乐信号，并据此调节I/O口的输出来控制水泵和彩灯。
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只读存储器，具有256bytes的随机存取数据存储器（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，能够满足设计要求。
使用简单且价格非常低廉。
故系统的主控制器采用此方案。
图2.3 89C51芯片1.3.1 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存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存取器（RAM）,器件采用ATMEL公司的ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。
AT89C51提供一下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个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，片内震荡器及时钟电路。
同时，AT89C51可降至0Hz9/32的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有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口还有许多特殊功能，如读写控制、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能力，除了用作地址总线低八位以外，还兼作访问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口带负载能力相对比教弱，而P2口需要用作访问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。
1.3.2 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定的自激振荡器，如图2—13所示：图2-13自激振荡器1.4 AD转换电路输入的电压为交流模拟量，不能直接送入单片机进行处理。
因此首先采用全桥整流，滤波。
使其成为直流信号，再采用全桥整流，滤波。
使其成为直流信号，再采用了ADC电路。
其中AD芯片为ADC0832。
ADC0832为8位分辨率A/D 转换芯片，其最高分辨可达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0~5V之间。
芯片转换时间仅为32 s，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性强。
独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变得更加方便。
通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。
串行通信节约单片机I/O资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时钟电路设计1.4 AD转换电路1.4.1 ADC0809与单片机AT89C51的链接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2.8实验仿真《智能材料结构在飞行器上的应用》SPIE论文调研笔记1.Wing Shaping for Optimum Roll PerformanceUsing IndependentModal-Space Control Technique Proceedings of SPIE Vol. 3984 (2000) 2. DESIGN OF AN OPTIMUM SMART WING TO ENHANCE ROLL PERFORMANCE March 1999 SPIE Vol. 3667Rolling Aircraft with Twisted Wings3. Design, fabrication and testing of a new twist-active wing design March 1998 SPIE Vol.3329.Root-Twist Active Wing General Arrangement and During Final Assembly。