STC12C5A60S2单片机的音乐喷泉控制系统的设计+源程序(2)
音乐喷泉的起源于1930年，德国人首先带出喷泉的概念，此后经过多年的发展，其音乐喷泉的设计及构造已变得更大型及复杂。随着我国改革开放政策的不断实施，80年代中，我国也相继引进和自行设计建造了多座音乐喷泉，为美化环境，活跃人民的文化生活起了良好的作用。通过学习和引进国外先进技术，加上自行研究和开发，喷泉的面貌不断更新，各种新水型层出不穷，音乐喷泉还可以同水幕电影、激光表演和舞台表演相结合，产生令人难忘的艺术效果。我国现有上百家喷泉水景设备制造厂，经过市场竞争、优胜劣汰，我国已经出现了几家综合实力较强的大型喷泉水景工程公司，能够独立建设投资上千万元的特大型喷泉水景工程，并创造了一些世界之最的新记录。总体上说，我国的喷泉水景技术已经达到了国际先进水平，其建设规模和市场需求更是其他国家所难以相比的。
2. 控制系统总体设计方案
音乐喷泉控制系统的总体结构如图1所示，由音乐输入系统、数模转换系统、单片机控制系统和输出控制系统等组成。
图1 系统总体结构框图
系统工作原理：采集出来的音乐信号一路由音响设备直接播放，一路经过信号采集电路被放大、整流、滤波后输出0－5V直流电，再将直流电送入变频器的控制端。此时控制系统对音频信号进行处理，输出一个控制信号，来控制水泵的开关；变频器接收到信号后开始快速起动、并带动电机的转速随音乐频率的改变而改变，喷泉水柱的高度亦随之改变。
系统实现了乐曲演奏、喷泉水柱控制、灯光控制的功能。物体振动产生声音，而振动的频率决定音调高低，因此使用单片机控制输出不同频率的信号，就可以产生不同的音调；利用单片机的计时系统可以控制各个音调的时间，即实现节拍的控制。音调和节拍按照乐谱排列就实现了乐曲演奏的功能。喷头和灯分别与相应输出点连接，通过程序实现每种音调都有对应的一组输出点开关状态组合，从而实现乐曲控制喷泉动作的功能。
3. 系统硬件设计
3.1 单片机电路
3.1.1 单片机的选用
单片机要采集音乐信号，并据此调节I/O口的输出来控制水泵和灯光。主芯片选用STC12C5A60S2单片机。STC12C5A60S2单片机是低功耗高速超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统的8051单片机,但它的速度比一般的单片机快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。STC12C5A60S2单片机内部自带高达60K FLASH ROM,这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。而且STC系列单片机支持串口程序烧写。显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了开发者的劳动成果。重要的一点STC12C5A60S2目前的售价与传统51差不多，市场供应也很充足。是一款高性价比的单片机。因此本系统的主控制器采用此单片机[1]。STC12C5A60S2单片机管脚图如下图2：
图2 STC12C5A60S2管脚图
VCC：供电电压；
GND：接地；
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个管脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚写“1”时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部电位必须被拉高；
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器可以接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入“1”后，电位被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。