最新毕设简易音乐喷泉设计.docx
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最新毕设简易音乐喷泉设计
Beadwrks公司还组织各国的“芝自制饰品店”定期进行作品交流,体现东方女性聪慧的作品曾在其他国家大受欢迎;同样,自各国作品也曾无数次启发过中国姑娘们的灵感,这里更是创作的源泉。
(二)DIY手工艺品的“热卖化”
我们长期呆在校园里,没有工作收入一直都是靠父母生活,在资金方面会表现的比较棘手。
不过,对我们的小店来说还好,因为我们不需要太多的投资。
图1-1大学生月生活费分布
年轻有活力是我们最大的本钱。
我们这个自己动手做的小店,就应该与时尚打交道,要有独特的新颖性,这正是我们年轻女孩的优势。
2003年,上海市人均GDP按户籍人口计算就达到46700元,是1995年的2.5倍;居民家庭人均月可支配收入为14867元,是1995年的2.1倍。
收入不断增加的同时,居民的消费支出也在增加。
2003年上海居民人均消费支出为11040元,其中服务性消费支出为3369元,是1995年的3.6倍。
此次调查以女生为主,男生只占很少比例,调查发现58%的学生月生活费基本在400元左右,其具体分布如(图1-1)
(一)大学生的消费购买能力分析
为此,装潢美观,亮丽,富有个性化的店面环境,能引起消费者的注意,从而刺激顾客的消费欲望。
这些问题在今后经营中我们将慎重考虑的。
在我们学校大约有4000多名学生,其中女生约占90%以上。
按每十人一件饰品计算,大概需要360多件。
这对于开设饰品市场是很有利的。
女生成为消费人群的主体。
电子系统设计
大
作
业
课题:
简易音乐喷泉的制作
组员:
任课老师:
1、设计任务和分析
基本任务:
用MCS-51单片机设计一个音乐喷泉,要实现喷水高度的连续控制,就必须能够调节喷头出水水压,而通过调节水泵转速可以达到平滑调节水压的目的。
系统采用对单片机进行编程,通过单片机输出改变的PWM来控制直流电机工作转速,进而使水柱发生变化。
当有音乐信号时,获取声音强度,通过A/D转换采集音频电压强度,再通过软件计算占空比输出PWM,作用到电机上,使喷头产生随音乐起伏的效果。
同时通过将PWM的占空比与设定的8档值比较来控制8盏LED灯随音乐起伏的效果。
2、硬件电路设计
2.1总体设计
本设计方案为当有音乐信号时,获取声音强度,通过A/D转换采集音频电压强度,再通过软件计算占空比输出PWM,作用到电机上,使喷头产生随音乐起伏的效果。
同时通过将PWM的占空比与设定的8档值比较来控制8盏LED灯随音乐起伏的效果。
图2.1总体设计图
2.2各模块设计
2.2.1单片机最小系统
STC89C52单片机的最小系统电路包含以下几个部分:
◆单片机供电电路:
AT89S52需要具有可靠的5V供电,在电路图中的VCC和GND为供电网络标识符;
◆振荡电路:
AT89S52需要一个稳定的振荡电路才能够正常工作,在该电路采用了24Mhz的晶振作为AT89S52的时钟源;
◆复位电路:
复位电路是单片机正常运行的一个必要部分,复位电路应该保证单片机在上电的瞬间进行一次有效的复位,在单片机正常工作时将RST引脚置低。
此外通过一个按键进行手动复位,在单片机运行不正常时使用。
2.2.2A/D转换模块
ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。
ADC0832具有以下特点:
·8位分辨率;
·双通道A/D转换;
·输入输出电平与TTL/CMOS相兼容;
·5V电源供电时输入电压在0~5V之间;
·工作频率为250KHZ,转换时间为32μS;
·一般功耗仅为15mW;
·8P、14P—DIP(双列直插)、PICC多种封装
2.2.3音频放大模块
LM386是一种音频集成功放,具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器,广泛应用于录音机和收音机之中。
LM386特性:
●静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电;
●工作电压范围宽,4-12Vor5-18V;
●外围元件少;
●
电压增益可调,20-200;
●低失真度;
2.2.4LED灯及电机
图2.5电机驱动电路图2.6LED电路
3、程序设计
3.1主程序设计
3.1.1设计框图
图3.1主程序框图
3.1.2程序代码
voidmain()
{
while
(1)
{
penquan();//调用PWM调压函数,通过延时改变输出高低电平,
//并根据占空比控制LED
}
}
3.2A/D转换程序设计
3.2.1A/D转换程序原理
图3.2ADC0832通道选择
如图2.1所示,当SGL与ODD2位数据分别为“1”、“0”时,只对CH0进行单通道转换。
当2位数据为“1”、“1”时,只对CH1进行单通道转换。
当2位数据为“0”、“0”时,将CH0作为正输入端IN+,CH1作为负输入端IN-进行输入。
当2位数据为“0”、“1”时,将CH0作为负输入端IN-,CH1作为正输入端IN+进行输入。
图3.3ADC0832转换时序图
当时钟信号到第3个脉冲的下降沿时,DO/DI端开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。
从第4个脉冲下降沿开始由DO端输出转换数据最高位DATA7,随后每一个时钟下降沿DO端输出下一位数据。
直到第11个时钟脉冲时发出最低位数据DATA0,一个字节的数据输出完成。
也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据,即从第11个时钟下降沿输出DATD0。
随后输出8位数据,到第19个时钟下降沿时数据输出完成,也标志着一次A/D转换的结束。
最后将CS置高电平禁用芯片,直接将转换后的数据进行处理就可以了。
3.2.2A/D转换程序框图
图3.4A/D转换程序框图
3.2.3A/D转换子程序代码
unsignedcharad0832read(bitSGL,bitODD)
{
unsignedchari=0,value=0,value1=0;
SCL=0;
DO=1;
CS=0;//开始
SCL=1;//第一个上升沿
SCL=0;
DO=SGL;
SCL=1;//第二个上升沿
SCL=0;
DO=ODD;
SCL=1;//第三个上升沿
SCL=0;//第三个下降沿
DO=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL=1;
SCL=0;//开始从第四个下降沿接收数据
value<<=1;
if(DO)
value++;
}
for(i=0;i<8;i++)
{//接收校验数据
value1<<=1;
if(DO)
value1+=0x80;
SCL=1;
SCL=0;
}
CS=1;
SCL=1;
if(value==value1)//与校验数据比较,正确就返回数据,否则返回0
returnvalue;
return0;
}
3.3PWM调压设计
3.3.1程序框图
图3.5PWM调压程序框图
3.3.2PWM调压子程序
voidpenquan()//PWM调压
{
ucharh1,h2,date;
date=ad0832read(1,0);//读取音频信号电压值,通道CH0
h2=255-date;//取PWM占空比,h2为低电平时间,h1为高电平时间
h1=h2*10;//占空比放大十倍,增加分辨率
out=0;//输出PWM低电平
delay((h2-100));//PWM低电平延时
if(h1>300)led1=1;elseled1=0;
if(h1>700)led2=1;elseled2=0;
if(h1>1000)led3=1;elseled3=0;
if(h1>1300)led4=1;elseled4=0;
if(h1>1600)led5=1;elseled5=0;
if(h1>1800)led6=1;elseled6=0;
if(h1>2000)led7=1;elseled7=0;
if(h1>2200)led8=1;elseled8=0;
out=1;
delay((date-100));
}
4、调试和测试结果分析
4.1调试
调试分为两步,一是硬件调试,二是软件调试。
本人主要负责软件调试也参与了硬件调试。
在硬件调试方面由于电机运转会给电路带来噪声,想要完全去除噪声在现有条件下很难做到,因此我们只能尽量减少了噪声。
查阅资料发现电机的噪声对电源影响较大,于是在电源模块增加了滤波处理,主要通过与地之间串接电容来实现。
另一方面,在LM386功放输出端加了大电容接喇叭来减少输出到喇叭的噪声。
同时由于音频电路对走线有较高要求,限于经验不足,未做到较完善的考虑,仅将喇叭接线的地尽量远离电源输入的地。
经过以上改动后,噪声有明显减少,但不能完全消除。
并且,功放的放大倍数对噪声也有影响。
放大倍数大,会将噪声一并放大。
虽然减小放大倍数可以一定程度上减小噪声,但是随着放大倍数的减小,A/D转换的电压范围也随之减小,即PWM的分辨率减小而使喷水的变化和LED的变化都随之减小,效果减弱。
因此减小放大倍数时要适度。
在软件调试方面,由于软件只有两部分组成,即A/D转换和PWM调压。
A/D转换方面不需要十分精确的数据,也考虑到喷泉是实时性的,对反应速度有要求,所以没有用到滤波处理。
PWM调压主要实现了电机的PWM输出和LED的控制。
鉴于两者有一定联系,将两部分整合在了一起,也可以提高反应速度。
由于电机的调速是由PWM来控制,因此软件通过根据占空比分别延时输出高电平和低电平来实现PWM。
其占空比的计算则通过AD采集的8位分辨率决定,设AD采集值为U。
因为满量程为255,高电平时间为U,则低电平时间为255-U.。
另外,通过U的值与预设的8档量程比较来控制LED的变化效果,电压越高,亮的LED就越多。
由于AD为8位精度,而单片机对浮点数的运算能力又有限。
所以为了提高精度,将U放大10倍。
这样LED的变化效果可以更加明显。
4.2结果分析
通过调试,已基本可以实现设计目标。
通过喇叭输出的音乐在高音量时基本听不出噪声,且LED的变化和喷水的变化已基本能达到预想的效果。
在此基础上未来可以通过增加电机和喷头来实现连环喷水的效果,且LED也可以设置成专业的彩色频谱灯,来实现更加令人赏心悦目的效果。
图4.1实验效果图1
图4.2图4.1实验效果图2
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