音樂噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)

音樂噴泉能將燈光、音樂、水柱三者相結(jié)合，給人們帶來美的享受。目前，社會上的大中型音樂噴泉已經(jīng)發(fā)展得比較完善，但是公共場所的音樂噴泉控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，成本也高，因此將音樂噴泉微型化并使之“走進(jìn)”室內(nèi)是未來的發(fā)展趨勢。通過設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙通信的音樂噴泉控制系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)手機(jī)App控制噴泉的開關(guān)、水柱的高低以及音樂的開關(guān)、樂曲的選擇、聲音的大小。音樂噴泉同時(shí)配有LED燈，可用手機(jī)根據(jù)個(gè)人喜好調(diào)節(jié)LED燈的顏色變化，改變燈光的亮度。該系統(tǒng)通過實(shí)現(xiàn)噴泉、燈光、水柱三者的同時(shí)變換給人們帶來聽覺和視覺上的沖擊，使音樂播放器的實(shí)用性與噴泉的藝術(shù)性達(dá)到完美結(jié)合。

一、音樂噴泉系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)分為硬件部分和軟件部分。硬件部分是以51單片機(jī)為核心控制模塊輔以音頻放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、藍(lán)牙模塊構(gòu)成。軟件部分有兩大組成：一是設(shè)置音樂噴泉水泵的高度以及LED燈閃爍方式，其次是實(shí)現(xiàn)手機(jī)App的顯示和控制。系統(tǒng)整體包括單片機(jī)模塊、藍(lán)牙模塊、電源電路模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、采集模塊及手機(jī)App。

二、音樂噴泉系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1單片機(jī)控制模塊

主芯片選用AT89C51單片機(jī)。AT89C51單片機(jī)是一個(gè)功耗低、性能高的51內(nèi)核的CMOS8位的單片機(jī)。此單片機(jī)有Flash只讀存儲器，256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個(gè)I/O端口，1個(gè)看門狗定時(shí)器，16位的可編程定時(shí)器有三個(gè)，具有ISP功能，能夠滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。51單片機(jī)的四個(gè)數(shù)據(jù)輸出端口分別為P0、P1、P2、P3。其中P0有很強(qiáng)的負(fù)載能力，除了用作地址總線的底八位外，還可以作為數(shù)據(jù)總線當(dāng)訪問外接擴(kuò)展程序內(nèi)存時(shí)和資料線連接A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832。P1和P2的負(fù)載能力相較弱些。P2作為訪問外接內(nèi)存的高八位地址線不能成為數(shù)據(jù)的輸出和輸入口，P3有讀寫控制、串口通信、外部中斷等特殊功能同樣也不能作為輸入和輸出口，只有P1可以作為數(shù)據(jù)的輸出口。

2.2音頻放大模塊

由于外部音源信號的輸出信號比較小，因此必須要將原信號進(jìn)行放大處理后才能送入A/D轉(zhuǎn)換器。本系統(tǒng)選擇的音頻放大芯片是LM386。選擇LM386芯片主要是利用其功耗低、工作電壓范圍寬、所需外圍元件少等優(yōu)勢。LM386是一個(gè)三級放大電路。第一級為差分放大電路，第二級為共射放大電路，第三級中由兩個(gè)復(fù)合的PNP管和一個(gè)NPN管構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級。

2.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊

系統(tǒng)的輸入電壓為交流模擬量，本文通過全橋整流、濾波將交流模擬量變成直流信號，當(dāng)信號為直流時(shí)再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，其中A/D芯片選用ADC0832。ADC0832為8位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換芯片，能夠滿足本設(shè)計(jì)的模擬量的轉(zhuǎn)換要單片機(jī)的ALE信號作為ADC0832的時(shí)鐘信號，其采用的時(shí)鐘頻率是12MHz，2MHz的ALE經(jīng)四次分頻后為500kHz作為ADC0832的時(shí)鐘頻率，最后通過單片機(jī)P1接受ADC0832傳來的數(shù)據(jù)，采用查詢方式從串口發(fā)送出去。

2.4藍(lán)牙控制模塊

藍(lán)牙的使用方式是FHSS（跳頻擴(kuò)譜），每秒鐘跳變一般是1600次，79個(gè)頻帶通道來劃分83.5MHz的頻帶，每個(gè)時(shí)刻占的帶寬是1MHz。GHSK（高斯頻移鍵控）是它的調(diào)制方式，數(shù)據(jù)和語音的無線通信能夠同時(shí)進(jìn)行。藍(lán)牙的通信距離比較短一般為10—50 m。藍(lán)牙模塊連接時(shí)，首先配置串口模塊。這里分兩步，第一步將藍(lán)牙串口模塊配置成從機(jī)模式，第二步進(jìn)入藍(lán)牙串口模塊設(shè)置界面，將模塊通過串口線與電腦連接。打開“藍(lán)牙測試軟件”的右邊輸入你要配置的信息。由于之前已經(jīng)將藍(lán)牙串口模塊設(shè)置成藍(lán)牙從機(jī)模式，所以采用手機(jī)App作為主機(jī)發(fā)起連接。打開串口調(diào)試軟件。最后，在串口調(diào)試軟件發(fā)送數(shù)據(jù)到手機(jī)上。實(shí)現(xiàn)手機(jī)App與藍(lán)牙模塊的連接，使用戶能夠隨時(shí)用手機(jī)控制微型音樂噴泉系統(tǒng)。

三、音樂噴泉系統(tǒng)軟件組成

本文采用51單片機(jī)程序開發(fā)軟件Keil uVision4,下載軟件是STC-ISP。利用Eclipse軟件對安卓的終端程序開發(fā)，打開編寫好的手機(jī)App進(jìn)行客戶端登錄，即可對音樂噴泉進(jìn)行控制。

（1）軟件主流程圖

（2）手機(jī)App的開發(fā)：利用Eclipse進(jìn)行App的開發(fā)，編寫滿足自己需求的軟件后，找到安裝包apk文件，發(fā)送到手機(jī)里面進(jìn)行安裝。App和手機(jī)中的RAM構(gòu)建通道，使藍(lán)牙模塊與手機(jī)藍(lán)牙連接，最終搭建好整個(gè)系統(tǒng)的連接，使用手機(jī)來控制整個(gè)系統(tǒng)。

總結(jié)

本文提出一種基于藍(lán)牙技術(shù)的音樂噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，通過藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)音樂噴泉和手機(jī)App的通信，采用ADC0832將手機(jī)傳輸?shù)囊魳窂哪M量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，用單片機(jī)串口將音樂數(shù)據(jù)發(fā)送給藍(lán)牙模塊，從而完成數(shù)據(jù)的無線轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)對音樂和水柱大小等的控制和實(shí)時(shí)顯示。

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