智能音乐喷泉控制系统设计(设计源文件+万字报告+讲解)（支持资料、图片参考_相关定制）_文章底部可以扫码

摘 要喷泉作为一项艺术建筑在国内外一直都有很长的历史音乐喷泉最初是为了满足贵族的娱乐需求。现在音乐喷泉逐渐走入人们的日常生活为了让音乐喷泉更好地融入人们的生活设计一款音乐喷泉控制系统以满足人们的需要。首先音乐喷泉控制系统是一种集娱乐及观赏为一体的娱乐休闲设备该设备在进行推广的过程当中能够得到大量的普及紧接着带来了市场上的需求因此国家关于音乐喷泉的研究工作也在加大力度。传统音乐喷泉控制系统功能单一无法紧跟时代的发展已经无法满足人们的使用需求。随着科学技术的不断进步与发展各种各样新式的音乐喷泉出现在了人们的眼前音乐喷泉中加入了烟雾灯光可以产生绚丽多彩的灯光效果甚至还加入了舞台表演等设备极大地拓展了音乐喷泉控制系统的表现内容。因此利用STM32单片机设计了智能音乐喷泉控制系统中加入了流水灯并采用单片机PWM控制喷水柱的高度并且通过电脑、MP3来播放音乐随着音乐频率的振幅变化水柱也会随之变化。关键词音乐喷泉STM32单片机pwm脉宽调制ABSTRACTAs an art building, the fountain has a long history at home and abroad. The musical fountain was originally designed to meet the entertainment needs of the aristocracy. Now, the music fountain gradually into People’s Daily life, in order to make the music fountain better into people’s life, design a music fountain control system to meet people’s needs. First of all, the music fountain control system is a kind of entertainment and viewing as one of the entertainment and leisure equipment, the equipment in the process of promotion can get a large number of popularity, followed by the market demand, so the national research on music fountain is also increasing efforts. The traditional music fountain control system has a single function, can not keep up with the development of The Times, has been unable to meet the needs of people. With the continuous progress and development of science and technology, a variety of new music fountain has appeared in front of people’s eyes. The music fountain has added smoke lights, which can produce colorful lighting effects, and even added stage performances and other equipment, which greatly expanded the performance content of the music fountain control system.Therefore, the use of STN32 MCU design intelligent music fountain control system to add water lamp, and the use of SCM PWM control of the height of the spray column, and through the computer, MP3 to play music, with the amplitude of the music frequency change, the water column will also change.Key words:music fountain; STM32 MCU; pwm pulse width modulation;目 录第1章 绪论 11.1研究目的及意义 11.2国内外研究现状 11.3主要研究内容 2第2章 系统总体结构 32.1设计方案 32.2功能需求分析 42.2.1技术路线 42.2.2预期结果 42.3总体方案设计 52.4 元器件选型 52.4.1单片机 52.4.2蓝牙 62.4.3指示灯 72.4.4LM386芯片 72.4.5电位器 8第3章 系统的硬件部分设计 93.1系统总体设计 93.2系统的主要功能模块设计 103.2.1音频放大电路设计 103.2.2 预留串口模块设计 113.2.3 水泵控制电路模块设计 123.2.4 蓝牙音频模块设计 123.2.5指示灯模块设计 13第4章 系统的软件设计 154.1软件主流程图 154.2 蓝牙音频模块的软件设计 164.3 灯光模块软件的设计 174.4 水泵模块的软件设计 184.5 A\D转换模块的软件设计 20第5章 系统测试 225.1 系统实物图 225.2 水泵功能模块测试 225.3音乐指示灯功能模块测试 235.4蓝牙功能模块测试 24结论 25参考文献 26致谢 28附录 29第1章 绪论1.1研究目的及意义喷泉作为一项艺术建筑在国内外一直都有很长的历史音乐喷泉最初是为了满足贵族的娱乐需求。现在音乐喷泉逐渐走入人们的日常生活为了让音乐喷泉更好地融入人们的生活设计一款音乐喷泉控制系统以满足人们的需要。首先音乐喷泉控制系统是一种集娱乐及观赏为一体的娱乐休闲设备该设备在进行推广的过程当中能够得到大量的普及紧接着带来了市场上的需求因此国家关于音乐喷泉的研究工作也在加大力度。传统音乐喷泉控制系统功能单一无法紧跟时代的发展已经无法满足人们的使用需求。随着科学技术的不断进步与发展各种各样新式的音乐喷泉出现在了人们的眼前音乐喷泉中加入了烟雾灯光可以产生绚丽多彩的灯光效果甚至还加入了舞台表演等设备极大地拓展了音乐喷泉控制系统的表现内容。因此利用STM32单片机设计了智能音乐喷泉控制系统中加入了流水灯并采用单片机PWM控制喷水柱的高度并且通过电脑、MP3来播放音乐随着音乐频率的振幅变化水柱也会随之变。1.2国内外研究现状目前许多研究人员开发了喷泉控制系统以满足不同领域的发展需要。在2018年国内的研究人员吴依伦陈国明等人在《大型智能音乐喷泉控制系统的设计与改进》中针对传统的喷泉只不过是用到简单的水阀进行调整,喷泉的水柱拥有固定的高度,无法达到与音乐共舞的效果,即便用可编程控制器进行直接的变频控制也无法胜任大型音乐喷泉。将现代控制技术能够应用到人工喷泉中,通过现代控制技术把喷泉和音乐紧密结合将各个规模的音乐喷泉的设计变得更加可靠,经济和简单[4]。在2016年赵伟等人的团队在《智能音乐喷泉的多模型控制》中运用模糊c均值聚类算法,将根据MIDI音乐文件提取的数据进行分类,建立多模型音乐情感特征模型集;设定期望音乐特征模型,并根据音乐情感模型集中的多种类型,设计多种音乐喷泉控制策略,求出相应的喷泉矩阵。每一个MIDI音乐数据周期,采用模糊识别的方法把获得的实时音乐数据与模型集相匹配,进而采用相应的喷泉控制矩阵进行控制,直至达到期望音乐情感特征模型。本控制方法在音乐喷泉模型上得到实施,取得很好的控制效果[5]。在2018年李飞,张冬梅,常弘煜等人《基于单片机的音乐喷泉控制系统的设计》音乐喷泉是通过千变万化的喷泉造型,结合五颜六色的彩光照明,来反映音乐的内涵及音乐的主题。一座好的音乐喷泉,水形的变化应该能够充分地表现乐曲。它作为一种观赏性较高的艺术水景已经得到了越来越广泛的应用[6]。在2022年Alexander Stonier Albert等人的团队在《A Modified Seven-Level Inverter with Inverted Sine Wave Carrier for PWM Control》中提及传统多电平逆变器需要更多的有源开关器件和更高的直流母线电压。为了尽量减少开关器件和直流母线电压的使用,一种新颖的拓扑被提出。他们的研究利用6个开关管和2个直流母线电压按照1∶2的比例建立了一种新型的最小开关多电平逆变器。此外,所提出的拓扑精通通过适当的门信号来制造七电平电压。PWM信号产生使用几个倒正弦波载波和一个单一的梯形参考。与其他现有的逆变器相比,这种配置需要更少的元件,以及更少的栅极驱动器。此外,该模块可以生成负电平,而无需使用H-桥等辅助电路。因此,总体成本和复杂度大大降低。所提出的最小开关多电平逆变器运行通过仿真和样机实验结果进行了验证。同年的2月GarciaReyes Luis A.他的研究团队在《Level-Shift PWM Control of a Single-Phase Full H-Bridge Inverter for Grid Interconnection, Applied to Ocean Current Power Generation》给出了一个用于海流应用的5电平单相全H桥逆变器的小型样机。设计了将电平移位控制应用于脉宽调制(LS-PWM)的逆变器,采用多种调制子方案进行了实验测试,包括同相配置(IPD)、交替相位对置(APOD)和相位对置(POD)。对试验结果进行谐波含量和电压总谐波畸变率(THDV)检查。研究结果提示,该逆变器提出了一种可行的解决方案,具有显著的发展潜力,可用于将海流电源接入电网的较大三相逆变器模型的开发。1.3主要研究内容本课题研究的内容为智能音乐喷泉控制系统。该套系统主要由语音模块、电位器、喷水电机、单片机STM32、水泵、LED、蓝牙模块等部分组成采用单片机PWM技术处理对控制水泵实现控制水柱的高低同时利用蓝牙通信的方式将电脑或MP3的音乐通过语音模块播放出来同时8个LED频谱彩灯随音乐变化。实现的功能如下1.蓝牙通信2.可以播放电脑、MP3里面的音乐3.具有8个LED频谱彩灯随音乐变化闪烁4.音乐停止喷水电机停止工作5.AD对音频信号的采集转换为数字信号给单片机PWM控制水泵实现水柱高低变化6.电位器可以调节声音大小第2章 系统总体结构2.1设计方案本课题研究的内容为智能音乐喷泉控制系统。该套系统主要由语音模块、电位器、喷水电机、单片机STM32、水泵、LED、蓝牙模块等部分组成采用单片机PWM技术处理对控制水泵实现控制水柱的高低同时利用蓝牙通信的方式将电脑或MP3的音乐通过语音模块播放出来同时8个LED频谱彩灯随音乐变化。实现的功能如下1.蓝牙通信2.可以播放电脑、MP3里面的音乐3.具有8个LED频谱彩灯随音乐变化闪烁4.音乐停止喷水电机停止工作5.AD对音频信号的采集转换为数字信号给单片机PWM控制水泵实现水柱高低变化6.电位器可以调节声音大小图2-1 整体功能模块图2.2功能需求分析2.2.1技术路线1硬件部分需要单片机STM32F103c8t6、语音模块、电位器、喷水电机、水泵、LED、蓝牙模块2软件平台程序用keil 53画原理图用AD4编程语言用C语言5设计结构框图2.2.2预期结果作品展示完成一个智能音乐喷泉控制系统并且该设计能实现的功能如下该套系统主要由语音模块、电位器、喷水电机、单片机STM32、水泵、LED、蓝牙模块等部分组成采用单片机PWM技术处理对控制水泵实现控制水柱的高低