基于51單片機的音樂噴泉設(shè)計

蒙啟熟 廣西城市職業(yè)大學

1 音樂噴泉控制系統(tǒng)整體設(shè)計

本系統(tǒng)設(shè)計主要圍繞單片機展開的單片機控制系統(tǒng)設(shè)計，以STC89C51RC為控制核心，LM386 作為設(shè)計音頻放大電路芯片核心，ADC0832作為轉(zhuǎn)換模塊核心，加上音樂輸入系統(tǒng)和輸出控制系統(tǒng)等組成的一個整體。

2 音樂噴泉硬件系統(tǒng)的設(shè)計

硬件系統(tǒng)的設(shè)計主要由音樂輸入系統(tǒng)、數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、單片機控制系統(tǒng)和輸出控制系統(tǒng)等組成。本章節(jié)主要對音頻放大電路、單片機電路、硬件部件的設(shè)計介紹，對個硬件功能的選用以及電路板的制作。

2.1 音樂信號的采集

本次設(shè)計是使用外部音源的噴泉系統(tǒng)，第一步對模擬音樂信號的采集，再對音樂信號進行特征識別。音頻信號的采集主要包括兩個過程，一是音頻放大和，二是進行A/D 的轉(zhuǎn)換，下面分別進行分析。

2.2 單片機電路

單片機要采集音樂信號，并據(jù)此調(diào)節(jié)I/O口的輸出來控制水泵和彩燈。主芯片選用STC89C51RC單片機。STC89C51RC單片機是一個低功耗，高性能的51內(nèi)核的CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8K空間的可反復擦寫1000次的Flash只讀存儲器，具有256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個I/O口，1個看門狗定時器，3個16位可編程定時器，具有ISP功能，能夠滿足設(shè)計要求。使用簡單且價格非常低廉。故系統(tǒng)的主控制器采用此方案。

STC89C51RC是 采 用8051核 的ISP（In System Programming）在系統(tǒng)可編程芯片，最高工作 時鐘頻率為80MHz，片內(nèi)含8K Bytes的可反復擦寫1000次的Flash只讀 程序存儲器，器件兼容標準MCS-51 指令系統(tǒng)及80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位 中央處理器和ISP Flash 存儲單元，具有在系統(tǒng)可編程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進單片機內(nèi)部，省去了購買通用編程器，而且速度更快。STC89C51RC系列 單片機是單時鐘/ 機器周期(1T)的兼容8051 內(nèi)核單片機，是高速/低功耗的新一代8051 單片機，全新的流水線/ 精簡指令集結(jié)構(gòu)，內(nèi)部集成MAX810 專用復位電路。

2.3 ADC0832與單片機89C51的連接

ADC0832的時鐘信號來自單片機89C51的ALE信號，89C51采用12MHz時鐘頻率，ALE為2MHz，經(jīng)四分頻后為500KHz作為ADC0832的時鐘頻率。用P2.7控制A/D轉(zhuǎn)換的啟動與轉(zhuǎn)換結(jié)束后數(shù)字量的讀取。ADC0832的地址鎖存允許管腳（ALE）H和啟動管腳（START）相連。

3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計

主程序流程：音樂流水燈設(shè)計采用C語言進行編程，通過模塊化編程，從數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，到驅(qū)動電路都需要單片機系統(tǒng)里的程序去操作，執(zhí)行。所以需編寫一個程序?qū)﹄娐愤M行控制。主程序?qū)崿F(xiàn)原理：點亮第一支燈，讀取A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)所反映的模擬信號的大小來控制從第一支燈點亮到下一支等所需要的時間。將數(shù)字信號分為4個大小段00H~3FH，40H~7FH，80~BFH，C0H~FFH。分別對應(yīng)4個間隔時間調(diào)用4個延時子程序0.01S，0.O2S，0.03S，0.04S。延時結(jié)束就可以點亮下一支燈了，然后再讀取一次A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，再延時再點亮，一直這樣執(zhí)行下去。直到點亮8支燈，又從第一支開始。

4 結(jié)論

在本文設(shè)計的音樂噴泉模擬形小型音樂噴泉，在系統(tǒng)設(shè)計中，運用流體力學理論設(shè)計了噴泉的管路系統(tǒng)；運用單片機實現(xiàn)了樂曲播放和流量及花型控制。不足之處在于：系統(tǒng)利用的是單片機產(chǎn)生方波信號控制揚聲器發(fā)音，所以播放的只能是音樂的曲調(diào)，而不是真人真唱的歌曲，不過在整個設(shè)計過程中自己也懂得了許多東西，也培養(yǎng)了獨立思考和設(shè)計的能力，樹立了對知識應(yīng)用的信心，發(fā)現(xiàn)自己越來越喜歡科技的東西，同時發(fā)現(xiàn)血的知識只有不斷的使用才會記得更清晰，用了才知道自己那些明白了，那些是自己薄弱的地方，學的越多的發(fā)現(xiàn)自己不知道的越多，漸漸的卻知道的越多，學習使自己充分體會到了設(shè)計過程中的喜悅。