国雨-开题报告-基于单片机的小型音乐喷泉控制系统设计.doc

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福州大学本科生毕业设计（论文）开题报告

姓名

国雨

学号

021200109

专业

机械设计制造及其自动化

题目

基于单片机的小型音乐喷泉控制系统设计

一、研究背景、概况及意义

1.背景

音乐喷泉作为自然景观和人文景观相结合的产物，已经深受广大民众喜爱。

所以，有关于音乐喷泉的研究也就丰富了起来。

目前，我国的大型音乐喷泉技术已日趋成熟，但对小型音乐喷泉的研究较少。

控制系统是喷泉工程的关键部分，其余部分和普通类型的喷泉基本上一致。

音乐喷泉的控制系统可采用可编程序控制器PLC作为控制核心，也可采用工控机作控制核心。

但对于小型音乐喷泉最适合的应是单片机作为控制核心。

适合于一般城市小广场和普通住宅小区的小型音乐喷泉，由于其控制要求简单，使用单片机完全可以满足要求，而且因其成本低则更易于普及，是未来音乐喷泉的发展趋势。

2.发展现状及趋势

目前，我国在对大型音乐喷泉技术的研究已日趋成熟，中科院自动化所在语言识别方面的国际领先技术，研制了音乐信号32位计算机处理系统（MUCS），将音乐信号进行频谱分析和延时处理，提取音乐信号中适合喷泉控制的有效成分送给主控机，并能将音乐信号进行任意延时，使喷泉和音乐同步。

另外，变频控制器和可编程控制广泛应用于自动化生产中，昆明理工大学自动化系已研究出它们在民用设施中的一种具体应用——全自动音乐喷泉。

但也有不足：

成本偏高，喷水稍显滞后，操作和维护需要一定的专业基础知识等。

对于小型音乐喷泉来最适合的是应用单片机作为控制核心。

从目前的技术水平和市场发展趋势来看，用单片机作为控制核心有着巨大的发展潜力。

3.研究目的及意义

使用单片机控制作为控制核心，系统简单，而且成本较低，易于推广使用，是音乐喷泉发展的一个方向，特别适合于城市的一般的城市广场和住宅小区。

本课题研究基于单片机的小型音乐喷泉的小型控制系统设计，有利于我国小型音乐喷泉控制技术的发展，提高人们的生活环境和生活品质。

通过本课题的研究，加深对以前所学习的单片机技术、电工技术和机电一体化系统设计的理解与应用。

自学C语言编程，使用PROTEL软件作为电路原理图绘制工具，培养自己发现问题，提出问题，解决问题的能力。

并且根据所遇到的问题，自主的通过图书馆、互联网和老师同学等途径，解决问题，获取新的知识；利用图书馆期刊文献检索基本技能的训练，掌握撰写设计报告的能力；通过设计过程的训练，培养技术素养、创新精神等技能。

二、研究主要内容

1．基本任务　

从特定构造的喷池中获得决定喷泉动作的喷池数据的原理，采用单片机程序控制花型，音频信号还能够影响灯光色彩和灯光光线明暗的变化，从而使灯光色彩、灯光的闪烁和喷泉水姿随音乐节奏而变化。

2．要解决的主要问题

（1）音乐信号采集；

（2）潜水泵调速；

（3）控制电磁阀；

（4）灯光控制；

（5）看门狗；

三、研究步骤、方法及措施

1.研究步骤

（1）构思音乐喷泉的设计原理并绘制原理简图：

收集、查阅典型的音乐喷泉的控制原理及电路，工作原理及应用领域。

（2）器件的选型与电路原理图设计：

然后根据设计参数及要求初步拟定设计方案，通过对常用的基本结构进行分析比较，创新完善自己的控制原理，并选择电路器件，手绘绘制电路原理图。

（3）在PROTEL工具上，完成电路原理图绘制：

自学使用PROTEL工具，通过反复的调试锻炼，绘制出电路原理图，完成器件型号与相应参数标注

（4）在PROTEL工具上，完成印刷电路板图（PCB）的绘制；

（5）完成程序源代码的编写、注释、编译；

（6）完成实物制作与调试；

2.可能遇到的问题

（1）因缺乏电路的设计经验，在设计过程中可能会出现设计结构上的错误。

（2）对绘图软件的使用不够熟练，学习软件耗费的时间太长。

（3）对于C语言程序的编制不够精通，在学习编程，调试程序的过程中可能会有很多困难。

3．解决的方法和措施

（1）花更多的时间进行C语言程序的学习。

（2）经常与导师及学长沟通，及时改正错误的设计。

（3）查阅相关的参考书籍、资料。

（4）利用网络资源获得相关资料及参考材料。

四、研究进度计划

（1）10月19日—10月29日：

阅读任务书、明确任务，准备相关资料，了解相关知识，完成开题报告、文献综述的填写；

（2）10月30日—11月10日：

完成器件选型与电路原理图设计；

（3）11月11日—11月21日：

在PROTEL工具上，完成电路原理图绘制（包括器件型号与相应参数标注）；

（4）11月22日—11月30日：

在PROTEL工具上，完成印刷电路板图（PCB）的绘制；

（5）12月01日—12月20日：

完成程序源代码的编写、注释、编译；

（6）12月21日—01月24日：

完成实物制作与调试；

（7）03月02日—04月31日：

实习

（8）05月01日—06月17日：

电路图、程序等修改、完善，编写说明书，答辩。

五、参考文献

[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京:

清华大学出版社,2004.

[2]何西才.单片微型计算机原理及接口技术实验指导与实训[M].北京:

中国水利水电出版社,2004.

[3]江思敏,姚鹏翼,胡荣等.Protel电路设计教程[M].北京:

清华大学出版社,2002.

[4]李华嵩,王伟.Protel电路原理与PCB设计108例[M].北京:

中国青年电子出版社,2006.

[5]范风强．单片机语言C51应用实战集锦．北京：

电子工业出版社，2005

[6]谢宜仁．单片机实用技术问答.北京：

人民邮电出版社，2003

[7]付家才．单片机控制工程实践技术．北京：

化学工业出版社，2004

学生签名：

　　　　　　2012年2月22日

指导教师意见（对本课题的深度、广度及工作量的意见及开题是否通过）：

通过□完善后通过□未通过□

　　　　　　　　　指导教师（签名）：

　年月日

注：

开题报告用A4纸打印装订在毕业设计（论文）任务书后，学生可根据开题报告的长度加页。

开题是否通过请指导教室在□内打“√”。

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