基于单片机的音乐喷泉设计
一种基于51单片机的音乐喷泉系统的设计
一种基于51单片机的音乐喷泉系统的设计[摘要]本文以51单片机为核心设计了一套音乐喷泉系统。
该系统硬件包括音频放大电路、AD转换电路、单片机电路、水泵控制电路和LED灯光电路等，能根据播放的音乐来控制喷泉的灯光和喷水等效果，实现了音乐喷泉的控制与调节。
在软件程序设计部分，通过对音乐信号进行分析，提取音乐的频率信息并转换为相应的控制信号，来控制喷泉灯光和水泵的工作状态。
本设计实现了音乐与喷泉的完美结合，在未来的研究中，可以进一步拓展该系统的应用场景和功能，为现代艺术和科技创新注入新的活力。
[关键词]单片机；音乐喷泉； AD转换前言音乐喷泉是一种集音乐欣赏和水景艺术于一体的艺术形式。
通过控制喷泉高度、灯光色彩等参数，使观众能够在视觉、听觉上获得极大的享受。
如广场喷泉、激光喷泉、水幕电影等已经成为了城市景观中不可或缺的一部分。
超高喷泉、人工瀑布等观赏价值极高的喷泉设备也成为了人们追逐的目标。
因此，喷泉设计和喷泉设备研究已逐渐成为娱乐产业中的重要组成部分，不仅带来了良好的经济效益，同时也产生了巨大的社会效益。
本文以51单片机为核心设计了一套音乐喷泉系统。
能根据播放的音乐来控制喷泉的灯光和喷水等效果，实现了音乐喷泉的控制与调节。
一、总体方案设计本设计采用STC89C51单片机作为主控制器加上外围电路实现音乐喷泉的功能。
工作原理是通过单片机控制水泵、灯光和音乐模块，实现水流、灯光和音乐的同步变化。
具体来说，单片机会接收外部的音乐信号，首先对音乐进行采样，然后使用ADC0832芯片将音频信号转换成数字信号，并通过读取ad值来控制水泵的水位，led灯根据数字信号的大小来模拟各种不同的灯光效果二、主要元器件选择2.1 STC89C51单片机STC89C51单片机是一款基于8051架构的单片机，由宏晶公司生产。
该单片机采用了高性能CMOS工艺，集成了大量的模拟/数字接口、时钟模块、存储器和外设，具有低功耗、高集成度和易于开发等特点。
毕业论文基于单片机音乐喷泉设计
毕业论文基于单片机音乐喷泉设计Based on SCM music fountain design学生姓名：XX专业班级：自动化3082班指导教师：XX完成日期：2011.3.3XX工业职业技术学院XX V ocational College of Industry and Technology摘要音乐喷泉是近几年来出现的一种园林建筑与音乐欣赏相结合的产物。
随着计算机软件硬件技术的飞速发展，新型喷泉与计算机的交互应用越来越广泛，音控喷泉也越来越复杂，越来越精密，使得越来越多的控制部分需要计算机来完成。
因此，计算机控制音控喷泉成为必然趋势。
但喷泉工程还存在一些技术难题，主要表现为明显的水声滞后效应。
本文采用PWM变频调速、预处理、预测补偿控制和基于数据库的软件信号提前控制方法，提出了一种新的先进的音乐喷泉设计方案和控制途径，并与传统设计方案进行了分析比较，用面向对象的编程方法完成了对当今较为流行的MP3音频格式的解码，同时实时提取了音频信号。
仿真分析证明该设计方案改善了传统控制方法的水声滞后效应，改善了喷泉系统的控制品质，从而真正达到了实时控制的要求.为了同时加强实际动手能力及创新能力的培养，巩固学到的理论知识所开拓的视野，弥补课堂不足的目的，同时在实习过程中熟悉单片机的使用或者制作流程，为这次进行毕业设计搜集了所需的资料，增强了这次作业的责任心和对作业的严谨要求的态度。
设计的内容主要是用单片机制作一个声控喷泉，对象为直流机控制的一个水泵。
应能进行喷泉的喷水高度进行动态的设定，或按音量高低进行同步的变化。
能更早的适应于社会。
开发我们的创新能力。
关键字：变频调速、数据库系统、计算机控制、补偿控制。
Based on SCM music fountain designABSTRACTMusical fountain there in recent years as a landscape architecture and music to enjoy a product of the combination. With the computer software of the rapid development of hardware technology, the new interactive fountain with the computer more and more extensive applications, audio and control fountain also more complex, more and more sophisticated, making more and more control over some of the needs of the computer to complete. Therefore, computer-controlled fountain sound control has become an inevitable trend. Fountain works but there are still some technical problems, mainly the water is clear hysteresis effect. In this paper,PWM frequency control pre-processing, forecasting and compensation control signal based on the database software in advance of the control method, a new advanced design of the musical fountain and control means, and with the traditional designs are analyzed and compared, using object-oriented programming methods for today's more popular MP3 audio format decoding, at the same time extract the audio signal in real time. Simulation analysis proves that the design of traditional control methods to improve the water hysteresis effect, the fountains to improve the quality control system in order to really achieve the requirements of real-time controlAt the same time to strengthen the innovation ability and actual ability to do the training, to consolidate the theoretical knowledge acquired to develop the vision, to make up for the shortage of classrooms, while in the training process or are familiar with the use of single-chip production process, for the graduation project for the collection of the necessary information and enhance the operation of the sense of responsibility and strict requirements on the operation of the attitude。
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。
基于单片机音乐喷泉的设计软件文档.doc
基于单片机音乐喷泉的设计软件文档. .课程设计任务书分院（系）信息科学与工程专业自动化学生姓名学号设计题目基于单片机的音乐喷泉设计——硬件设计部分课程设计内容及要求：内容：设计一个基于MCS-内容：设计一个基于MCS：1. 电路有两种工作模式：演奏音乐模式和花样灯模式。
演奏音乐模式：演奏完整的一首歌曲，八路LED随着音乐变化。
花样模式：八路LED变化出各种花样，蜂鸣器随着发出“滴滴”声。
2. 按下按键1进入演奏音乐模式，再按切换LED花样，共两首歌曲。
3. 按下按键2进入花样灯模式，再按切换LED花样，共四种花样。
进度安排:（10天）1.熟悉题目，查找资料。
(2天)2.进行编程和设计接线。
(4天)3.进行仿真。
（2天）4.编写实验报告。
(2天)指导教师（签字）：年月日学院院长（签字）：年月日摘要本课题是设计一个基于MCS-演奏音乐模式和花样灯模式。
演奏音乐模式：演奏完整的一首歌曲，八路LED随着音乐变化。
花样模式：八路LED变化出各种花样，蜂鸣器随着发出“滴滴”声。
2. 按下按键1进入演奏音乐模式，再按切换LED花样，共两首歌曲。
3. 按下按键2进入花样灯模式，再按切换LED花样，共四种花样。
进度安排:（10天）1.熟悉题目，查找资料。
(2天)2.进行编程和设计接线。
(4天)3.进行仿真。
（2天）4.编写实验报告。
(2天)指导教师（签字）：年月日学院院长（签字）：年月日摘要本课题是设计一个基于MCS：AT89c0251单片机；音乐；LED灯目录1.绪论32.设计内容43.软件设计43.1 程序设计分析43.2 歌曲简谱的编码规则53.3程序流程图63.4 软件源程序84.硬件设计154.1 AT89cXXXX年提出喷泉的相关理论，随后他在百货商店和餐馆前建造小型的喷泉。
经过多年来的发展，音乐喷泉的设计变的多样化，构造变得复杂化。
在1952年的夏天，在西柏林的工业展览中，一个美国人看到了奥图皮士特先生音乐喷泉的表演，并把它带回纽约。
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和单片机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使用非常广泛，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。
实际使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和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。
其内部电源输入和参考电压的复用，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和单片机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。