数学执本与率用
基于微控制器的小型家庭式音乐喷泉
蒋进田阳泳胡湘娟
(阳学院信息工程系湖南部阳422004)
数控技术
摘要：本文是基于微控制器的小型青乐喷象控制系统的设计,主要介绍了以微控制器为内部控制核心的小型青乐喷象控制系统的实现原理和实现方法。系统设计具备了下几个功能：一、实境持绪咳水及音乐持放的功能；二、章乐格放可实境加上一曲、下一曲、搭放、暂停、加声音和减声音等操作;三、咳泉水柱的高度会随着青乐声音的高低而跳动；四、咳象四周有LED灯，且灯的亮度电会随着乐的变化而变化。本系统通过用微控制器单片机自带的AD转换,音乐的模拟量被转换成数字量用于单片机知晓音乐音量高低的变化。
关键词：截控制器A/D转换音乐喷泉PWM
中图分类号：TP273 1系统设计方案
文献标识码：A
通过对设计功能的分析，该小型音乐喷泉控制系统主要完成的是：喷泉、音乐、灯光三者之间的实时联系，使得喷泉水柱以及灯光随着音乐跳动而变化，实现三者互联的美景。首先，音乐由音乐模块播放，灯光采用LED实现，喷泉水柱的喷射由水泵来控制。水柱的高低与水柱成正比关系。音乐的声音高低就是就是电压高低，通过微控制器自带的AD转换，把声音模拟量转成数字量以便单片机识别音乐的音量的高低。众所周知，电机转动具有惯性的，只要PWM的频率高，则相当于一个积分电路，调节占空比就相当于调节模拟电压，从而控制电机的转速，通过控制电机的转速而控制水柱的高低。面LED灯的亮度与电机的转速成正比山。
根据上述的设计设计思路，在该系统中，硬件系统的组成包括微控制器、MP3模块，功放模块，驱动模块等，程序采用采用模块化结
构，便于程序的修改以及调试。 2系统的硬件设计
本小型音乐喷泉控制系统采用DC5V供电，硬件系统主要包含微控制器模块，按键模块、音乐模块，功放模块、驱动模块等。
2.1微控制器电路功能说明
对于小型音乐喷泉控制系统来说，微控制器是实现系统功能的中心部件，其工作效率的高低关系到系统效率的高低以及系统运行的稳定性。通过查微控制器手册等，对各种微控制器进行性价比比较，STC12C2052AD微控制器具备结构简单，速度快，比普通的8051 快12倍吗，面且电压宽、3.4到5.5V都能正常工作，提供AD，PWM 寄存器等，完全符合本设计的要求。STC12C2052AD系列单片机是红晶科技生产的单时钟/机器周期1T)的单片机，是高速/低功耗超强抗千扰的新一代8051单片机。
2.2音乐模块接口电路
音乐模块主要由GD5800芯片，功放，按键模块以及扬声器组成。GD5800是一个提供串口的MP3芯片，完美的集成了MP3，WMV 的硬解码。支持电脑直接更新spiflash的内容，通过简单的串口指令即可完成插放指定的音乐，以及如何播放音乐等功能，无需繁项的底层操作，使用方便，稳定可靠是此款产品的最大特点。另外该芯片也是深度定制的产品，专为固定语音插放领域开发的低成本解决方案。PAM8403功放板优秀的噪声抑制，在没有接输人音频的情况下，耳朵贴着喇叭也听不到任何噪音，双声道立体声，5V供电即可输出3W+3W功率，可直接驱动4Q，8Q小音箱，输出功率大，能量足，音质好。独特的的无LC滤波的D类数字功板，可直接使用电脑的 USB供电
2.3电机驱动模块设计
使用TIP3055功率三极管，此三极管极限工作电压高，允许过电流大。符合驱动小型电机的需求，通过单片机PWM波控制三极管工作在截止与饱和状态，使输出得到一个驱动能力强的PWM波。因为本次使用电机额定电压为3V，所以要使用AMS1117芯片把5V电压转换成3.3V。
3系统软件设计
文章编号:1007-9416(2015)10-0023-0)
3.1程序设计思路
程序采用C51语言设计，单片机C51语言是由C语言继承面来。和C语言不同之处是，C51语言运行在微控制器上，而C语言则运行在普通的桌面平台。C51语言具有C语言结构清晰和可移植性等优点，便于书写。同时具有汇编语言的硬件操作能力。
在本次程序设计中，主要采用模块化的设计结构，这样使于程序的修改、调试以及升级。本程序通过串口指令对MP3模块进行控制，然后通过单片机自带的AD把模拟量转换成数字量。通过内部处理后，以实参的形式植人PWM波形函数，从而很轻松的使电机转速变化跟上音乐声音高低的变化。其中，在程序设计中还需要注意以下几个方面2
(1)通过对STC12C2052AD微控制器的寄存器数据手册对各个寄存器进行相应的配置，使音乐的模拟量可以直接变成单片机能够识别和处理的数字量。
(2)STC12C2052AD微控制器具有自带的PWM功能，只需要进行相应的寄存器配置，则可以输出想要的占空比PWM波形。所以在程序的编写以及调试变得非常简单。
(3)在由微控制器构成的小型音乐喷泉控制器系统中，单片机工作常常会受到外界的干扰，如音乐声音突然变高，从而是喇叭以及电机和LED灯的功率变高，从而拉低系统的电压，造成程序的跑飞，而陷人死循环，程序的正常运行被打断，由于单片机无法正常工作，会使整个系统发生错误，因此看门的狗设计具有重要的意义。如果程序跑飞或着死机将不能正常喂狗，从面单片机自动复位，从新开始工作川
3.2主程序设计
本次程序设计采用模块化设计结构，其中，AD数据的读取及控制水泵电机的PWM波产生是最为重要的模块，
(1)AD数据读取设计。通过对STC12C2052AD单片机的寄存器数据手册对各个寄存器进行相应的配置，使音乐的模拟量可以直接变成单片机能够识别和处理的数字量。
(2)PWM波产生方法。STC12C2052AD微控制器具有自带的 PWM功能，只需要进行相应的寄存器配置，则可以输出想要的占空
比PWM波形。所以在程序的编写以及调试变得非常简单。 4结语
随着人们生活水平不断的提高，音乐喷泉以独特的魅力愈来愈成为休闲娱乐中的一项重要的产品，小型音乐喷泉非常设计家庭应用，具有很高的实际和应用的价值。本项目的创新点主要体现在两个方面。一是改变了原来音乐水柱无法与MP3作为一体的问题，一
是降低音乐水柱的成本价格，使得非常适合居家使用。参考文献
[1]刘平英,欧阳林.基于PLC的小型音乐喷来设计[J].中国科技信息， 2013(13).
[2]余佳宾，阳泳.赵龙飞.孟阳.基于STC12C2052AD单片机的音乐喷泉控制[J].电子制作,2014(18)
[3]吴奎,胡湘娟.阳泳,周毅.小型音乐喷案控制器设计[J].信息系统工程,2015(03).
收稿日期：2015-09-10
作者简介：蒋进田(1994一)，男，湖南部阳人,汉族，本科，所学专业通信工程