噴泉在城市和社區(qū)環(huán)境建設(shè)中起著及其重要的作用。噴泉工程和的結(jié)合也使得噴泉的形式更加多樣化，實(shí)現(xiàn)效果更加多彩迷人。其中，音樂(lè)噴泉系統(tǒng)以聲、光、水、色、形俱美，實(shí)現(xiàn)了的藝術(shù)效果，已經(jīng)成為城市景觀建設(shè)和表演劇場(chǎng)的重要組成部分，婀娜多姿、賞心悅目，可激起人們的沉思、詠嘆、驚喜、雀躍的情緒，并從中獲得水美的藝術(shù)享受。目前，很多廣場(chǎng)或公園，以及戶(hù)外演出中也采用音樂(lè)噴泉景觀設(shè)計(jì)，各類(lèi)花樣的噴泉、彩色的燈光和優(yōu)美的音樂(lè)形成一幅怡人的夜景，從而吸引著人們的目光，尤其在炎熱的夏季，令人流連忘返。

園林中的噴泉，一般是為了滿(mǎn)足造景的需要而進(jìn)行人工建造的具有裝飾性的噴水裝置。此類(lèi)噴泉可以濕潤(rùn)周?chē)諝?、減少塵埃、降低氣溫。噴泉的細(xì)小水珠與空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子。因此，噴泉有益于改善城市面貌和增進(jìn)居民身心健康。目前，城市化的發(fā)展及景觀建設(shè)的需要，使得音樂(lè)噴泉系統(tǒng)日漸被推廣應(yīng)用。

一、音樂(lè)噴泉系統(tǒng)的原理和組成

噴泉是一種將水或其他液體在一定壓力下通過(guò)噴頭噴灑出來(lái)具有特定形狀的組合體。提供水壓的一般為水泵?？傮w來(lái)說(shuō)，噴泉景觀可以分為兩大類(lèi)：一是因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形結(jié)構(gòu)，仿照天然水景制作而成，如壁泉、涌泉、霧泉、管流、溪流、瀑布、水簾、跌水、水濤、漩渦等；二是依靠噴泉設(shè)備人工造景，這類(lèi)水景近年來(lái)在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，發(fā)展迅速、種類(lèi)繁多，有音樂(lè)噴泉、程控噴泉、擺動(dòng)噴泉、跑動(dòng)噴泉、光亮噴泉、游樂(lè)噴泉、超高噴泉、舞臺(tái)水簾幕、激光水幕電影等。

1.1普通的音樂(lè)噴泉

普通的音樂(lè)噴泉系統(tǒng)主要由音頻控制系統(tǒng)、水路控制系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。音頻控制系統(tǒng)包括播放器、放大器、功率放大器、揚(yáng)聲器、音柱等；水路控制系統(tǒng)主要由噴泉控制器、變頻器、水泵、多功能調(diào)節(jié)閥、噴頭和供水管網(wǎng)組成；燈光控制系統(tǒng)包括各種燈具、燈具控制軟件系統(tǒng)、燈光控制回路系統(tǒng)等；電氣控制系統(tǒng)包括弱電控制回路、強(qiáng)電系統(tǒng)、水泵、噴嘴等硬件。

控制回路包括觸發(fā)開(kāi)關(guān)、集成控制芯片、音樂(lè)輸出回路、水泵驅(qū)動(dòng)回路和燈光顯示回路。觸發(fā)開(kāi)頭連接在集成控制芯片的觸發(fā)輸入端，音樂(lè)輸出回路、水泵驅(qū)動(dòng)回路和燈光顯示回路分別連接在集成控制芯片的各對(duì)應(yīng)輸出端。通過(guò)觸發(fā)開(kāi)關(guān)觸發(fā)集成控制芯片工作，使集成控制芯片輸出音頻信號(hào)至音樂(lè)輸出回路播放音樂(lè)，同時(shí)，分別輸出一個(gè)穩(wěn)定脈沖和一個(gè)根據(jù)音樂(lè)旋律和節(jié)奏而同步變化的脈沖至電機(jī)放大電路，得到疊加的變化電流，通過(guò)此電流來(lái)控制水泵電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)水泵隨著音樂(lè)的變化而改變抽水高度。將音樂(lè)的節(jié)奏和強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘?hào)，此信號(hào)再控制一個(gè)電壓控制器件，電源經(jīng)過(guò)該電壓控制器件后，輸出電壓也隨音樂(lè)的變化而改變，進(jìn)而控制水泵電機(jī)。改變頻率就改變了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，也就改變了水泵的壓力。音樂(lè)的不同頻率經(jīng)集成控制芯片處理送到變頻電機(jī)的控制端，使得電機(jī)轉(zhuǎn)速隨著音樂(lè)的音調(diào)、節(jié)奏和強(qiáng)弱有所變化，水泵的壓力隨之變化，噴岀的水柱就有了高低變化，在同一時(shí)間由幾套設(shè)備對(duì)多組噴嘴實(shí)施控制。

音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)是集聲、光、電于一體的復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷推廣，水泵專(zhuān)用變頻器已被廣泛用于水泵控制，音樂(lè)噴泉系統(tǒng)中需要采用大量的水泵來(lái)控制噴泉循環(huán)水，根據(jù)水泵工作特性知道泵的流量與泵轉(zhuǎn)速成比例關(guān)系，通過(guò)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速可直接控制水泵的流量。音樂(lè)噴泉系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)噴泉水量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，因此，變頻調(diào)速技術(shù)更適合在音樂(lè)噴泉系統(tǒng)中使用。此外，根據(jù)水泵特性知道，采用變頻調(diào)速技術(shù)具有一定的節(jié)能效果，這也是變頻器在音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)中得以推廣應(yīng)用的原因。隨著音樂(lè)噴泉應(yīng)用不斷推廣，各種噴泉專(zhuān)用控制器也不斷完善。噴泉控制器或跑泉控制器具有多功能開(kāi)關(guān)量輸出、標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸出及內(nèi)置通信接口電路，可通過(guò)RS-485或總線(xiàn)方式與上位機(jī)進(jìn)行通信，其輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號(hào)可作為變頻器調(diào)速給定信號(hào)，結(jié)合音樂(lè)噴泉專(zhuān)用變頻器的*功能可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制。

1.2泄水型音樂(lè)噴泉

當(dāng)音樂(lè)信號(hào)比較低時(shí)，在潛水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，電路輸出控制信號(hào)通過(guò)固態(tài)繼電器打開(kāi)泄水閥，減小管道壓力，從而降低噴水高度；而音樂(lè)信號(hào)比較強(qiáng)時(shí)，泄水閥被關(guān)閉，管道保持正常的壓力，水噴得比較高。這樣，電磁閥在音樂(lè)信號(hào)控制下時(shí)開(kāi)時(shí)閉、管道壓力不停變化，水花上下跳躍，形成泄水型音樂(lè)噴泉。

1.3給水型音樂(lè)噴泉

當(dāng)音樂(lè)信號(hào)達(dá)到一定幅度時(shí)，電路輸出控制信號(hào)通過(guò)固態(tài)繼電器啟動(dòng)潛水泵噴水，信號(hào)低于一定幅度電路無(wú)輸出，潛水泵斷電停止噴水，這樣，潛水泵在音樂(lè)信號(hào)的控制下時(shí)噴時(shí)斷、水花上下跳躍，形成給水型音樂(lè)噴泉。

二、音樂(lè)噴泉系統(tǒng)的控制原理

控制系統(tǒng)的原理是通過(guò)集成控制芯片中的匯編程序?qū)?jīng)A/D轉(zhuǎn)換的音頻信號(hào)進(jìn)行采樣和處理，分級(jí)控制單相電動(dòng)機(jī)，最終達(dá)到控制噴頭流量的方法。采用程序控制或人工按鍵控制電磁閥來(lái)控制花型。音頻信號(hào)還用于控制燈光色彩和光線(xiàn)明暗的變化，從而使燈光效果和噴泉水姿隨音樂(lè)節(jié)奏而變化。音樂(lè)噴泉是由電腦控制聲、光及噴孔組合而產(chǎn)生不同形狀、不同色彩、配合音樂(lè)節(jié)奏而構(gòu)成的綜合水景。水的形態(tài)會(huì)隨著聲音的抑揚(yáng)頓挫而變化，加上燈光的照射，可以形成舞姿優(yōu)美、色彩斑斕的多樣噴泉。音頻控制系統(tǒng)大多系統(tǒng)采用多媒體PC通過(guò)上位機(jī)程序播放音樂(lè)。

在噴泉系統(tǒng)的控制方面，噴泉水泵目前已采用變頻調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水泵無(wú)級(jí)調(diào)速，能根據(jù)音頻信號(hào)的強(qiáng)弱隨時(shí)調(diào)節(jié)水泵速度，多功能閥及萬(wàn)向噴頭由噴泉專(zhuān)用控制器控制，可根據(jù)設(shè)定程序?qū)崿F(xiàn)各種圖案和形狀。

音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)是集音頻控制技術(shù)、程序控制技術(shù)于一體的控制系統(tǒng)，屬于一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)，其上位機(jī)大多采用多媒體工業(yè)PC機(jī)組成，可實(shí)現(xiàn)全程實(shí)時(shí)音控，能根據(jù)樂(lè)曲旋律、節(jié)奏和音頻的強(qiáng)弱程度控制噴泉系統(tǒng)，其電氣控制系統(tǒng)主要有以下三種形式:

（1）集中式控制：集中式控制系統(tǒng)采用放射型結(jié)構(gòu)，能滿(mǎn)足控制室離水池較近，規(guī)模較小，花型變化較少的音樂(lè)噴泉。

（2）現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)式控制：現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是一種串行數(shù)據(jù)通信鏈路，實(shí)現(xiàn)噴泉現(xiàn)場(chǎng)基本控制設(shè)備與上級(jí)控制設(shè)備之間的聯(lián)系?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)式的優(yōu)點(diǎn)有：一條傳輸線(xiàn)可控制多臺(tái)設(shè)備，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，安裝和維護(hù)容易；采用數(shù)字通信技術(shù)，抗干擾性強(qiáng)，精度高；控制功能分散到噴泉現(xiàn)場(chǎng)，提高了電控系統(tǒng)的可靠性和靈活性。

（3）網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)式控制：網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相似，性能優(yōu)于后者，網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)屬于分布式控制系統(tǒng)，電控系統(tǒng)運(yùn)行速度更快，達(dá)到音樂(lè)噴泉實(shí)時(shí)控制的要求，穩(wěn)定性也更好；網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)種類(lèi)很多，能同時(shí)支持總線(xiàn)型和放射型，可采用混合結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)主要差別是前者采用專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)設(shè)備之間的相互操作。音樂(lè)噴泉燈光控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)，在此不再詳細(xì)敘述。

三、音樂(lè)噴泉系統(tǒng)抗干擾措施

音樂(lè)噴泉系統(tǒng)集音樂(lè)、燈光、噴泉于一體，其電氣控制系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜，容易出現(xiàn)以下音頻信號(hào)干擾問(wèn)題：

（1）從變頻器工作原理可知，當(dāng)變頻器運(yùn)行時(shí)，其輸入輸出側(cè)會(huì)產(chǎn)生豐富的諧波，此諧波信號(hào)通過(guò)傳導(dǎo)、輻射、耦合等方式對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。在設(shè)計(jì)時(shí)采用正確的布線(xiàn)和屏蔽線(xiàn)來(lái)消除感應(yīng)方式的干擾傳播。在變頻器和變壓器之間串入交流電抗器，對(duì)高頻諧波電流進(jìn)行抑制。通過(guò)接入無(wú)線(xiàn)電干擾抑制濾波器，抑制通過(guò)輻射傳播的干擾。

（2）音樂(lè)噴泉系統(tǒng)中諧波干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻放大系統(tǒng)放大后，形成刺耳的噪音，并影響音樂(lè)的播放。為避免這種情況的發(fā)生，可采取以下措施：降低變頻器載波頻率；變頻器可靠接地，接地線(xiàn)采用線(xiàn)徑較粗的線(xiàn)，且接地點(diǎn)與變頻器距離要盡量短；變頻器輸入、輸出動(dòng)力線(xiàn)盡量遠(yuǎn)離音頻信號(hào)線(xiàn)和控制線(xiàn)，不要將動(dòng)力線(xiàn)與控制線(xiàn)置于同一線(xiàn)槽中；音頻信號(hào)放大系統(tǒng)的電源盡可能與變頻器供電電源隔離等。

（3）諧波干擾信號(hào)會(huì)干擾變頻器的正常工作，噴泉水泵需隨音頻信號(hào)的強(qiáng)弱隨時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，這就要求變頻器響應(yīng)速度快，在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)變頻器選型及調(diào)節(jié)參數(shù)深入了解。一般情況下，一臺(tái)音樂(lè)噴泉變頻器要求控制多臺(tái)水泵，在選用時(shí)首先應(yīng)保證變頻器的功能大于水泵功能總和，并至少預(yù)留10%的裕量，在變頻器參數(shù)設(shè)定方面，變頻器的加減速時(shí)間盡量短。但加減時(shí)間過(guò)短容易出現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)，在使用時(shí)應(yīng)特別注意。目前大多變頻器具有故障自恢復(fù)功能，在調(diào)試可將此功能打開(kāi)，以避免誤信號(hào)引起變頻器報(bào)警停機(jī)。

四、基于單片機(jī)的室內(nèi)音樂(lè)噴泉設(shè)計(jì)

目前在公共場(chǎng)所噴泉一般只是將音樂(lè)和噴泉高低簡(jiǎn)單配合，無(wú)法真正體現(xiàn)音樂(lè)的旋律、節(jié)奏；或者是采用了高成本復(fù)雜的控制系統(tǒng)，搭建復(fù)雜的外圍電路實(shí)現(xiàn)功能；并且多數(shù)只能在現(xiàn)場(chǎng)觀賞，不能進(jìn)入家庭。本文介紹基于AT89S52單片機(jī)控制的小型室內(nèi)移動(dòng)式音樂(lè)噴泉。它使用了較少的外圍器件和較為簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)，成本低、體積小、水型變換多樣，實(shí)用性強(qiáng)，適合室內(nèi)觀賞。

本系統(tǒng)采集音樂(lè)信號(hào)，根據(jù)音樂(lè)信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及LED彩燈的亮滅。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，由音樂(lè)輸入部分、音響放大部分、單片機(jī)控制部分和1輸出控制部分組成。AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)的主芯片，一方面采集音樂(lè)信號(hào)，另一方面依據(jù)采集到的音樂(lè)信號(hào)的強(qiáng)弱輸出延時(shí)不等的矩形波來(lái)控制可控硅的導(dǎo)通時(shí)間，進(jìn)而控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制噴水高度的目的。彩燈的亮滅也由單片機(jī)依據(jù)音樂(lè)采樣值的大小來(lái)控制。

五、室內(nèi)音樂(lè)噴泉系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

音樂(lè)噴泉硬件系統(tǒng)由單片機(jī)電路、音頻電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、彩燈控制電路、電源電路等組成。

5.1單片機(jī)電路

單片機(jī)要采集音樂(lè)信號(hào)，并據(jù)此調(diào)節(jié)I/O口的輸出來(lái)控制水泵和彩燈。主芯片選用AT89S52單片機(jī)。采用Atmel公司的擅長(zhǎng)處理多開(kāi)關(guān)量的標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)AT89S52作為控制器。AT89S52是一個(gè)低功耗，高性能的51內(nèi)核的CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k空間的可反復(fù)擦些1000次的Flash只讀存儲(chǔ)器，具有256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，32個(gè)I/O口，1個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器，3個(gè)16位可編程定時(shí)器，具有ISP功能，能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。使用簡(jiǎn)單且價(jià)格非常低廉。故系統(tǒng)的主控制器采用此方案。

5.2音樂(lè)信號(hào)的采樣

（1）音頻功放：音頻電路由音響放大器和音樂(lè)預(yù)處理電路兩部分組成。音響放大電路將音樂(lè)外放，包括兩級(jí)放大和一級(jí)功放。音樂(lè)預(yù)處理電路是將音頻信號(hào)經(jīng)由放大濾波輸入到單片機(jī)供片內(nèi)AD采集。整個(gè)系統(tǒng)采用單電源5V供電，選用可以使用單電源供電的運(yùn)算放大器LM324。功放由4V～12V供電，功率由可達(dá)1.25W的LM386完成，可以推動(dòng)喇叭達(dá)到揚(yáng)聲器的作用。信號(hào)經(jīng)音頻電路初步處理后送入單片機(jī)內(nèi)部AD，由定時(shí)器控制以8k采樣率采集音樂(lè)信號(hào)。

（2）音樂(lè)控制：音樂(lè)信號(hào)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的量，實(shí)踐證明，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)音量計(jì)量單位VU信號(hào)對(duì)噴泉進(jìn)行音樂(lè)控制，能取得較為理想的效果。將音樂(lè)信號(hào)經(jīng)電路轉(zhuǎn)換為VU(volumeunit音量單位)信號(hào)(隨音樂(lè)變化)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)處理，輸出控制信號(hào)控制噴泉。圖1中音樂(lè)分頻段處理主要是為了拾取音樂(lè)更多的信息量，提高控制效果并能實(shí)現(xiàn)對(duì)噴泉按各種噴型組合進(jìn)行控制。本控制設(shè)備可進(jìn)行的分頻段最多不超過(guò)6段。的可將音樂(lè)三分頻(高、中、低頻)，各頻段分別控制某幾組噴型的開(kāi)、關(guān)及組合，如中頻段一般用于控制“雪松”、“”等水花型，中高頻段一般用于控制“旋轉(zhuǎn)”、“擺動(dòng)”、“直射”等。

（3）AD轉(zhuǎn)換電路：輸入的電壓為交流模擬量，不能直接送入單片機(jī)進(jìn)行處理。因此首先采用全橋整流，濾波。使其成為直流信號(hào)，再采用了ADC電路。其中AD芯片為ADC0832。ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0～5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過(guò)DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。串行通信節(jié)約單片機(jī)I/O資源。AT89S52與ADC0832采用SPI串行接口方式，將ADC0832的CS和CLK分別接單片機(jī)的P0.0和P0.1引腳，將D1和D0分別接P0.2和P0.3引腳。對(duì)CH0通道的模擬信號(hào)實(shí)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果傳送給數(shù)組mo_shu。

5.3步進(jìn)電機(jī)控制

文中所控制的步進(jìn)電機(jī)是四相單極式35BY48HJ120減速步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。本文所設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器由AT89C52單片機(jī)、光電耦和器、集成芯片L297和L298組成。L297是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器(包括環(huán)形分配器)，L298是高壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器雙H橋式驅(qū)動(dòng)器。其設(shè)計(jì)是為接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)和驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載的，例如繼電器、圓筒形線(xiàn)圈、直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。具有兩抑制輸人來(lái)使器件不受輸入信號(hào)影響。每橋的三級(jí)管的射極是連接在一起的，相應(yīng)外接線(xiàn)端可用來(lái)連接外設(shè)傳感電阻?？砂仓昧硪惠斎腚娫?，使邏輯能在低電壓下工作。L298芯片是具有15個(gè)引出腳的高功率直插式封裝的集成芯片。AT89S52通過(guò)串口經(jīng)MAX232電平轉(zhuǎn)換之后與微機(jī)相連，接受上位機(jī)指令，向L297發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)、正反轉(zhuǎn)信號(hào)、復(fù)位信號(hào)及使能控制等信號(hào)。由于L297內(nèi)部帶有斬波恒流電路，繞組相電流峰值由Uref確定。當(dāng)采用兩片L297通過(guò)L298分別驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的兩繞組，且通過(guò)兩個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器改變每相繞組的Uref時(shí)，即組成了步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路。另外，為了有效地抑制電磁干擾，提高系統(tǒng)的可靠性，在單片機(jī)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回路中利用兩個(gè)16引腳光電耦合器件TLP521—4組成隔離電路。其作用是切斷單片機(jī)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回路之間電的直接聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)回路系統(tǒng)地線(xiàn)的分別聯(lián)接，防止處于大電流感性負(fù)載下工作的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的干擾信號(hào)以及電網(wǎng)負(fù)載突變產(chǎn)生的干擾信號(hào)通過(guò)線(xiàn)路串入單片機(jī)，影響單片機(jī)的正常工作。

5.4彩燈控制電路

彩燈是為了渲染色彩增強(qiáng)節(jié)奏感而設(shè)計(jì)的。使用高亮LED圍繞在噴頭的周?chē)?，有紅綠黃三種顏色，設(shè)計(jì)成上下環(huán)繞的三層構(gòu)成樹(shù)形結(jié)構(gòu)，每層六個(gè)燈，顏色搭配得當(dāng)。每圈的燈并聯(lián)占用一個(gè)I/O口，用三極管8050放大提供足夠的電流驅(qū)動(dòng)，依據(jù)音樂(lè)采樣值大小決定點(diǎn)亮的燈的圈數(shù)。

六、音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在硬件上本系統(tǒng)使用了AD、比較器、定時(shí)器、中斷等資源，故軟件編程就包含這幾個(gè)方面的設(shè)置和使用。定時(shí)器T0控制AD的采樣速率。定時(shí)器T1在比較器的下降沿中斷中被啟動(dòng)，延時(shí)一段時(shí)間，找到100Hz脈動(dòng)直流每個(gè)周期的起點(diǎn)。定時(shí)器T2在定時(shí)器T1的中斷中被啟動(dòng)，依據(jù)不同的AD采樣值延時(shí)不等的時(shí)間，在T2的中斷程序中輸出矩形波啟動(dòng)水泵驅(qū)動(dòng)電路。

設(shè)計(jì)的音樂(lè)噴泉LED彩燈經(jīng)過(guò)熱縮管的絕緣處理后用導(dǎo)線(xiàn)纏繞在塑料軟管上，然后再固定在盆內(nèi)。圍繞塑料軟管開(kāi)幾個(gè)小孔，再安裝塑料插頭作為噴水裝置?？梢杂秒娔X或者M(jìn)P3作為音源，噴泉高低和彩燈隨著音樂(lè)的啟停節(jié)奏發(fā)生變化。系統(tǒng)的主要控制電路被安裝在盒子里放置于旁邊，注意絕緣，安全用電。

設(shè)計(jì)的噴泉控制系統(tǒng)基于AT89S52單片機(jī)，采用了音頻放大，可控硅控制等簡(jiǎn)潔的外圍電路，經(jīng)過(guò)焊接、組裝、調(diào)試后，可以很好實(shí)現(xiàn)控制功能，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，尤其是具有體積小、易移動(dòng)、適合家庭和室內(nèi)使用的特點(diǎn)。本方案也可以在功能上加以擴(kuò)展，如加上對(duì)樂(lè)曲的頻域分析，結(jié)合頻域特點(diǎn)控制水泵；還可以制作霧化器來(lái)渲染效果等。

總結(jié)

隨著噴泉系統(tǒng)的不斷推廣，噴泉控制技術(shù)也在不斷完善和提高，已從早期的簡(jiǎn)單噴泉控制發(fā)展到目前的集音控技術(shù)、程控技術(shù)及上位機(jī)控制技術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)控制，其中的變頻調(diào)速技術(shù)在噴泉系統(tǒng)應(yīng)用也逐步成熟，并成為其水泵調(diào)速的主要方式。實(shí)踐證明，噴泉系統(tǒng)采用變頻器控制后，一方面提高了系統(tǒng)控制靈活性，另一方面，水泵采用變頻調(diào)速起到節(jié)能效果。因此，音樂(lè)噴泉變頻調(diào)速技術(shù)值得進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

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