摘 要

隨著人們生活水平的提高和建立綠色城市的向往，音樂噴泉以其獨(dú)特的魅力和特殊的功能，愈來愈成為休閑娛樂產(chǎn)業(yè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)品,音樂噴泉的興建也越來越多。

根據(jù)目前音樂噴泉的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了一個(gè)以STM32單片機(jī)為核心的小型音樂噴泉控制系統(tǒng)。給出了一個(gè)簡(jiǎn)潔的單片機(jī)控制電路，分析了輸出地址，描述了不同類型的輸出電路和輸入電路；介紹了從特定構(gòu)造的噴池中獲得決定噴池動(dòng)作的噴池?cái)?shù)據(jù)的原理；給出了主程序框圖和看門狗子程序。采用程序控制來控制花型。音頻信號(hào)還影響燈光色彩和燈光光線明暗的變化。從而使燈光色彩、燈光的閃爍和噴泉水姿隨音樂節(jié)奏而變化。

關(guān)鍵詞：音樂噴泉；單片機(jī)；單片機(jī)控制；噴池?cái)?shù)據(jù)

1.1課題背景

隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)環(huán)境的要求越來越高,城市環(huán)境建設(shè)日益為人們所重視。噴泉作為一種觀賞性較高的藝術(shù)水景,不斷的出現(xiàn)在城市的廣場(chǎng)、公園及其它公共場(chǎng)所，早些的噴泉都是固定不可調(diào)的，顯得有些單調(diào)，隨著科技的發(fā)展音樂噴泉也進(jìn)入了我們的城市。音樂噴泉是現(xiàn)代科技與藝術(shù)的綜合，音樂噴泉將噴水圖形、彩色燈光及音樂旋律構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，隨著樂曲旋律和節(jié)奏的變化，各種不同的噴水花形相應(yīng)的配合變換，在五彩絢麗的變幻燈光照耀下，構(gòu)成一幅幅奇妙無比的景觀、令人賞心悅目，嘆為觀止，在視聽上獲得極大的享受。音樂噴泉的起源于1930年，德國(guó)人首先帶出噴泉的概念，此后經(jīng)過多年的發(fā)展，其音樂噴泉的設(shè)計(jì)及構(gòu)造已變得更大型及復(fù)雜。隨著我國(guó)改革開放政策的不斷實(shí)施，80年代中，我國(guó)也相繼引進(jìn)和自行設(shè)計(jì)建造了多座音樂噴泉，為美化環(huán)境，活躍人民的文化生活起了良好的作用。通過學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，加上自行研究和開發(fā)，噴泉的面貌不斷更新，各種新水型層出不窮，音樂噴泉還可以同水幕電影、激光表演和舞臺(tái)表演相結(jié)合，產(chǎn)生令人難忘的藝術(shù)效果。我國(guó)現(xiàn)有上百家噴泉水景設(shè)備制造廠，經(jīng)過市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、優(yōu)勝劣汰，我國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了幾家綜合實(shí)力較強(qiáng)的大型噴泉水景工程公司，能夠獨(dú)立建設(shè)投資上千萬元的特大型噴泉水景工程，并創(chuàng)造了一些世界之最的新記錄?？傮w上說，我國(guó)的噴泉水景技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，其建設(shè)規(guī)模和市場(chǎng)需求更是其他國(guó)家所難以相比的。

1.2 音樂噴泉的發(fā)展和現(xiàn)狀

????北京石景山古城公園的音樂噴泉，在悠揚(yáng)動(dòng)聽的音樂聲中，噴水可產(chǎn)生五六種變化，時(shí)而轉(zhuǎn)動(dòng)如銀傘，時(shí)而飄忽如玉帶，時(shí)而如金蛇狂舞，時(shí)而旋轉(zhuǎn)飛濺···噴出的花形有曇花、菊花、扶?；ā俸匣ê吐恿_花，這是在80年代初期中國(guó)較早建設(shè)的一個(gè)音樂噴泉。

南昌的秋水廣場(chǎng)是由“落霞與孤鶩齊飛，秋水共長(zhǎng)天一色”的意境得名，秋水廣場(chǎng)就是以噴泉為主題，集旅游、觀光、購(gòu)物的大型休閑廣場(chǎng)。他的音樂噴泉最吸引人注目，是國(guó)內(nèi)最大的音樂噴泉群，泉水面積1.2萬平方米，主噴高達(dá)128米，是南昌的一俏麗景觀，人們可以一邊欣賞音樂，一邊觀看滕王閣的美景。

新加坡圣淘沙旅游區(qū)的音樂的設(shè)計(jì)與效果也是值得參考的，它布置在一個(gè)空曠而略有坡度的空間，面積很大，與圣淘沙車站前的長(zhǎng)形噴水池共同組成為一個(gè)長(zhǎng)達(dá)數(shù)百米的綜合系列噴泉，音樂噴泉位于系列噴泉的頂端。舞臺(tái)為一假山堆疊的西洋式半圓柱廊組成，共分3層。白天，假山瀑布及兩側(cè)的噴泉群與3層水池形成一處動(dòng)靜結(jié)合的較為文雅悠揚(yáng)的水景園，入夜則有五光十色，優(yōu)美動(dòng)聽的噴泉景觀，整個(gè)舞臺(tái)區(qū)域東西面闊近百米，南北深度約40m，成為目前亞洲最大的音樂噴泉之一。表現(xiàn)出壯闊、絢麗的水景之美。

????以上幾處音樂噴泉從建筑形勢(shì)、音樂曲調(diào)及水舞表演的角度展現(xiàn)了音樂噴泉的美麗姿態(tài)，但是都屬于大型的音樂噴泉，其控制系統(tǒng)也多采用PLC邏輯編程控制，造價(jià)高，流量需求大，一般為專門的定量設(shè)計(jì)。即使這樣，國(guó)內(nèi)外的音樂噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)均以達(dá)到成熟的水平，而且還有專門的生產(chǎn)設(shè)計(jì)廠家，提供設(shè)計(jì)、噴泉設(shè)備及安裝等服務(wù)。目前，國(guó)內(nèi)的音樂噴泉逐漸向智能化、分散化、綜合化、多樣化的方向發(fā)展，于是對(duì)噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。

一、硬件方案

硬件構(gòu)成：本系統(tǒng)采用STM32F103C8T6單片機(jī)+水泵+LM386+高亮LED燈設(shè)計(jì)而成。

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二、設(shè)計(jì)功能

1、采用STM32F103C8T6最小系統(tǒng)板控制。

2、.可以播放電腦、手機(jī)、MP3里面的音樂。

3、單片機(jī)內(nèi)部AD對(duì)音頻信號(hào)的采集，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)控制水泵，由單片機(jī)根據(jù)音頻大小控制LED燈閃爍和水泵驅(qū)動(dòng)。

4、通過LM386進(jìn)行音頻放大處理.

5、播報(bào)聲音大小可以通過手機(jī)端直接進(jìn)行調(diào)節(jié)，不同的聲音對(duì)應(yīng)的led和PWM水泵驅(qū)動(dòng)效果也不一樣

6、手機(jī)端也可以直接控制聲音大小，音樂播放開始、?暫停、下一首、上一首功能。

三、實(shí)物圖

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?文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-517348.html

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STM32STM32概述
? ? ? ?STM32系列是為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M3內(nèi)核。按性能分成兩個(gè)不同的系列：“增強(qiáng)型”STM32F103系列和“基本型”STM32F101系列。增強(qiáng)型系列的時(shí)鐘頻率能達(dá)到72MHz，是同類產(chǎn)品中頻率最高的；基本型的時(shí)鐘頻率為36MHz，用16位產(chǎn)品一樣的價(jià)格得到比16位產(chǎn)品更大的性能，是16位產(chǎn)品的最好選擇。兩個(gè)系列都有內(nèi)置的32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時(shí)鐘頻率為72MHz時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼來看，STM32功耗36mA，是32位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz[6]。
以STM32103C8T6單片機(jī)為處理器，該單片機(jī)為32位處理器。內(nèi)核為Cortex-M3，其并行總線結(jié)構(gòu)，嵌套中斷向量控制單元，調(diào)試系統(tǒng)和它標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)映射。嵌套中斷向量控制器（Nested Vector Interrupt Controller,簡(jiǎn)稱NVIC）是Cortex-M3處理器中一個(gè)比較關(guān)鍵的組件，它為基于Cortex-M3的微控制器提供了標(biāo)準(zhǔn)的中斷架構(gòu)和優(yōu)秀的中斷響應(yīng)能力，為超過240個(gè)中斷源提供專門的中斷入口，而且可以為每個(gè)中斷源賦予單獨(dú)的優(yōu)先級(jí)。采用NVIC可以達(dá)到非?？斓闹袛囗憫?yīng)速度，從收到中斷請(qǐng)求到執(zhí)行中斷服務(wù)的第一條指令僅需12個(gè)周期。這種極快的響應(yīng)速度一方面得益于Cortex-M3內(nèi)核對(duì)堆棧的自動(dòng)處理機(jī)制，這種機(jī)制是通過固化在CPU內(nèi)部的微代碼實(shí)現(xiàn)的。另一方面，在中斷請(qǐng)求連續(xù)出現(xiàn)的情況下，NVIC使用一種稱為“尾鏈”的技術(shù)，使連續(xù)而來的中斷可以在6個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)得到服務(wù)。在中斷的壓棧階段，更高優(yōu)先級(jí)的中斷可以不耗費(fèi)任何額外的CPU周期就能完成嵌入低優(yōu)先級(jí)中斷的動(dòng)作。具體的細(xì)節(jié)后面我會(huì)繼續(xù)總結(jié)的。用戶可以通過設(shè)置CPU自動(dòng)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，而使用中斷來將其喚醒，CPU在中斷時(shí)間來臨之前會(huì)一直保持睡眠狀態(tài)[7]。
　　Cortex-M3的CPU支持兩種運(yùn)行模式：線程模式（Thread Mode）與處理模式（Handler Mode）并且需要注意的是，這兩種模式都擁有各自獨(dú)立的堆棧。這種設(shè)計(jì)使得開發(fā)人員可以進(jìn)行更為精密的程序設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持也就更好了。Cortex-M3處理器還包含了一個(gè)24位可自動(dòng)重裝載定的定時(shí)器，可以為內(nèi)核（RTOS）提供一個(gè)周期中斷。
在指令集方面，ARM7和ARM9都有兩種指令集（32位指令集和16位指令集），而Cortex-M3系列處理器支持Thumb-2指令集。由于Thumb-2指令集融合了Thumb指令集和ARM指令集，使得32位指令集的性能和16位指令集的代碼密度之間取得了平衡[5]。 專業(yè)嵌入式、單片機(jī)技術(shù)實(shí)訓(xùn)。而且，ARM Thumb-2 專門為C/C++編譯器設(shè)計(jì)，這就意味著Cortex-M3系列處理器的開發(fā)應(yīng)用可以全部在C語(yǔ)言環(huán)境中完成。
　　STM32微控制器的推出標(biāo)志著ST公司在兩條產(chǎn)品主線（低價(jià)位主線和高性能主線）上邁出了重大一步。STM32最初發(fā)布時(shí)有14個(gè)不同型號(hào)，分為兩個(gè)版本：最高CPU時(shí)鐘為72MHZ的“增強(qiáng)型”和最高CPU時(shí)鐘為36MHZ的“基本型”。這些不同STM32型號(hào)里內(nèi)置的Flash最大可達(dá)128KB，SRAM最大為20KB，在STM32發(fā)布之初，配置更大Flash,RAM和更復(fù)雜外設(shè)的版本就已經(jīng)在規(guī)劃之中了。不管是什么版本，什么型號(hào)的STM32器件，它們?cè)谝_功能和應(yīng)用軟件上是兼容的。這就使得開發(fā)人員在使用STM32系列微控制器時(shí)，不必改動(dòng)PCB就可以根據(jù)需要隨意更換器件型號(hào)。乍一看STM32的設(shè)備配備，與往日熟悉的51單片機(jī)倒有幾分相似。一般，STM32都會(huì)配備常見外設(shè)，諸如多通道ADC,通用定時(shí)器，I2C總線接口，SPI總線接口，CAN總線接口，USB控制器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC等。但是，它的每一個(gè)外部設(shè)備都具有獨(dú)特之處。例如，12位精度的ADC具備多種轉(zhuǎn)換模式，并帶有一個(gè)內(nèi)部溫度傳感器，帶有雙ADC的STM32器件，還可以使兩個(gè)ADC同時(shí)工作，從而衍生出了更為高級(jí)的9種轉(zhuǎn)換模式；STM32的每一個(gè)定時(shí)器都具備4個(gè)捕獲比較單元，而且每個(gè)定時(shí)器都可以和另外的定時(shí)器聯(lián)合工作以生成更為精密的時(shí)序；STM32有專門為電機(jī)控制而設(shè)的高級(jí)定時(shí)器，帶有6個(gè)死區(qū)時(shí)間可編程的PWM輸出通道，同時(shí)其帶有的緊急制動(dòng)通道可以在異常情況出現(xiàn)時(shí)，強(qiáng)迫PWM信號(hào)輸出保持在一個(gè)預(yù)訂好的安全狀態(tài)；SPI接口含有一個(gè)硬件CC8單元，支持8位字節(jié)和16位半字?jǐn)?shù)據(jù)的CC8計(jì)算。在對(duì)SD或MMC等存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)存取時(shí)相當(dāng)有用。而且，STM32還包含了7個(gè)DMA通道。沒惡搞通道都可以用來在設(shè)備與內(nèi)存之間進(jìn)行8位，16位，32位數(shù)據(jù)的傳輸。每個(gè)設(shè)備都可以向DMA控制器請(qǐng)求發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)。STM32內(nèi)部總線仲裁器和總線矩陣將CPU數(shù)據(jù)接口和DMA通道之間的連接大大的簡(jiǎn)化了，這就意味著DMA通道單元是很靈活的其使用方法簡(jiǎn)單，足以應(yīng)付微控制器應(yīng)用中常見的數(shù)據(jù)傳輸要求。

四、原理圖

在本設(shè)計(jì)做的過程中，硬件和軟件方面都遇到了許多問題，但是相比于軟件，在硬件方面還是比較快解決的方面，因?yàn)橛布潜容^容易檢查出來錯(cuò)誤的，軟件比較晦澀難懂，還是有一定難度。
在硬件調(diào)試問題上，首先焊接好了元器件實(shí)物板后，先用萬用表測(cè)量這個(gè)工業(yè)板子的電源方面，電源方面是最重要的問題，應(yīng)該是特別需要檢查的地方，以防止電源的短路和正負(fù)極的錯(cuò)誤。然后在仔細(xì)檢查電路的連接是否有問題，或者有沒有虛焊或者沒有焊接到的地方，然后核對(duì)一下元器件的安裝是否有問題，安裝上去是否符合規(guī)定，由于已經(jīng)是大學(xué)四年都是做過了很多實(shí)訓(xùn)過來了，對(duì)于這些還是游刃有余的，但是在上機(jī)調(diào)試后還是發(fā)現(xiàn)了很多的問題。

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五、程序源碼 ?

Keil 5是美國(guó)Keil Software公司出品的51和STM32系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（μVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。

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到了這里，關(guān)于82、基于stm32單片機(jī)音樂噴泉設(shè)計(jì)播放器頻譜彩燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)(程序+原理圖+參考論文+開題報(bào)告+任務(wù)書+設(shè)計(jì)資料+元器件清單等)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！