1、目目 录录 1. 绪 论. 1 1.1 课题背景. 1 1.2 音乐喷泉的发展和现状. 1 1.3 音乐喷泉控制系统框架 2 2. 上位机通讯与显示. 4 2.1 概述. 4 2.2 串口通讯. 4 2.3 监控水泵运行. 6 2.4 FFT. 9 3. 下位机数据采集和传输. 13 3.1 概述. 13 3.2 对音乐信号的采样与数据传输. 13 3.3 下位机采样数据图. 14 4. 基于 nRF24L01 无线传输子系统. 16 4.1 nRF24L01 模块硬件设计 16 4.2 nRF24L01 模块软件设计 17 5. 水泵控制系统. 21 5.1 水泵的选定. 21 5.2 水泵
2、控制原理图的设计. 21 5.3 水泵控制系统的实物图. 23 6. 功放. 24 6.1 功放电路设计. 24 6.2 喇叭保护板电路设计 24 6.3 功放 PCB 25 7. 太阳能子系统. 26 7.1 太阳能电池. 26 7.2 太阳能控制器. 26 参考文献 29 致致 谢谢 30 附录附录 31 1 1. 绪 论 1.1 课题背景 随着人们生活水平的提高，人们对环境的要求越来越高,城市环境建设日益为人们所重 视。 喷泉作为一种观赏性较高的艺术水景,不断的出现在城市的广场、 公园及其它公共场所， 早些的喷泉都是固定不可调的， 显得有些单调， 随着科技的发展音乐喷泉也进入了我们的城
3、市。音乐喷泉是现代科技与艺术的综合，音乐喷泉将喷水图形、彩色灯光及音乐旋律构成一 个有机的整体，随着乐曲旋律和节奏的变化，各种不同的喷水花形相应的配合变换，在五彩 绚丽的变幻灯光照耀下，构成一幅幅奇妙无比的景观、令人赏心悦目，叹为观止，在视听上 获得极大的享受。 1.2 音乐喷泉的发展和现状 音乐喷泉是高科技与自然的完美结合，充分体验了人们的智慧。世界各地的音乐喷泉 体现美的方式也是不尽相同的。 新加坡圣淘沙旅游区的音乐喷泉的设计与效果也是值得参考的，它布置在一个空旷而 略有坡度的空间， 面积很大， 与圣淘沙车站前的长形喷水池共同组成为一个长达数百名的综 合系列喷泉，音乐喷泉位于系列喷泉的顶端
4、。舞台为一假山堆叠的西洋式半圆柱廊组成，共 分 3 层。 白天， 假山瀑布及两侧的喷泉群与 3 层水池形成一处动静结合的较为文雅悠扬的水 景园，入夜则有五光十色，优美动听的喷泉景观，整个舞台区域东西面阔近百米，南北深度 约为 40m,成为目前亚洲最大的音乐喷泉之一。表现出壮阔。绚丽的水景之美。 台湾台中的亚哥花园，有一个专为音乐喷泉表演的水舞剧场，以气势磅礴的苍穹为天 幕，舞台建筑为意大利罗马式柱廊构成，圆形，用喷泉环绕，有 600 个喷头，配合着 135 种变化的灯光，组合成一种载歌载舞的美妙舞姿，水舞时，其形色声光的变化，令人目不暇 接，叹为观止。 以上几处音乐喷泉从建筑形势、音乐曲调及水
5、舞表演的角度展现了音乐喷泉的美丽姿 态，但是都属于大型的音乐喷泉，其控制系统也多采用 PLC 逻辑编程控制，造价高，流量需 求大，一般为专门的定量设计。即使这样，国内外的音乐喷泉控制系统设计均以达到成熟的 水平，而且还有专门的生产设计厂家，提供设计、喷泉设备及安装等服务。目前，国内的音 乐喷泉逐渐向智能化、分散化、综合化、多样化的方向发展，于是对喷泉控制系统的设计也 提出了更高的要求。 2 1.3 音乐喷泉控制系统框架 本系统的总体思路是：音乐信号一路通过功放后播放，另一路则通过单片机进行采样， 得到的时域数据传送给 VS2012 编写的上位机，上位机对音乐信号进行 FFT 变换得到频域信 号
6、并分析得到控制信号，通过 nRF24l01 无线传输给水泵控制子系统，控制水柱的高度。其 中水泵控制模块电源是由太阳能供电。 图 1-1 音乐喷泉控制系统的总体结构 3 所以在次太阳能音乐喷泉系统包括以下几个部分：太阳能供电子系统，功放子系统，无 线传输子系统，水泵控制子系统，上位机，下位机。该音乐喷泉控制系统的总体结构如图 2-1 所示。 以下对这几个部分进行简明的讲解： 太阳能供电子系统：由电压能电池组、太阳能控制器、蓄电池和 DC/DC 部分组成。 功放子系统：由 NE5532+LM1875 组成的功放，NE5532 作为前级，LM1875 作为后级。 无线传输子系统：这里采用的是 NRF24l01 来进行无线传输，一对多的传输类型，这里 的“一”是 PC 的下位机，PC 传送来控制信号，通过 NRF24l01 传输数据。 “多”是接受的 NRF24l01，接受到数据后，传送给 52 单片机，52 单片机根据控制信号来控制 DC/DC 输出的 电压的大小，从而控制了水泵的高度。 水泵控制系统：由 52 单片机、DA 芯片 TLC5615、BU
