1. 研究目的与意义
喷泉作为一项优美的建筑艺术与人文景观，以水设景的方式在中外历史上都很有特点，在人类历史上留下了光辉的印记。好的喷泉就仿佛是一个精美的艺术品一样，它的价值不仅仅在于观赏，还有颇高的令人喜爱的实用价值。本次设计的内容主要是制作一个声控喷泉，对象为直流机控制的一个水泵，最终实现喷泉的喷水高度按音调高低进行同步的变化。但是，在这样的基础上，再经过一系列的精心设计，灯光效果更是多样化了。设计出来的灯光是喷泉表演的第二个灵魂，它不但可以照明、染色，并且在达到这样效果的同时渲染意境，喷泉的造型及灯光的变化与音乐保持同步，从而达到喷泉水型、灯光及色彩的变化与音乐情绪的完美结合，使喷泉表演更加生动更加富有内涵及体现水的艺术。在音乐喷泉中，通过程序控制系统和音乐控制系统，对音乐进行编程，使喷泉造型与音乐旋律、灯光同步结合而产生千变万化的水景，反映音乐内涵及主题。声光水电是喷泉的四大特色，其中的光就是指LED喷泉灯的灯光。LED灯光在整个音乐喷泉中起到很重要的视觉效果作用，为人们提供观赏表演的视觉灯光条件。音乐喷泉是一种为了娱乐而创造出来的可以活动的喷泉，声、光、色、形俱美，如舞台上的表演激起人们沉思雀跃的情绪而得到水美的艺术享受。
北京邮电大学王春洁从MIDI音乐中提取音乐要素（音乐速度、调试、音区、节奏、旋律方向、力度等），并进行音乐情感模式识别；音乐要素数据的表示采用数据库编程方便，记录的地址是数据库管理系统自动进行的。其中MIDI信号的提取主要是对音乐要素的提取，其是音乐设备的数字化界面。MIDI信号本身而言是一堆数据，没有任何声音，MIDI文件包含了像五线谱里的一些信息。天津大学的童克波硬件采用PC PLC I/O扩展模块 EM232模拟量输出模块 变频器，这种组合可以很好的满足音乐喷泉控制的要求。重庆大学周建的研究内容包括音乐信号识别处理和喷泉控制两个方面，主要研究包括音乐信号的实时采集与音频放大电路设计、音乐特征识别技术、喷泉控制系统人机交互界面的开发、基于Modbus协议的现场总线喷泉控制系统的研究和RS232/485带光隔通讯转换器的开发。设计一个音乐喷泉，控制核心使用ST89C51单片机，对喷水高度的控制是要实现的目标，调节水泵的水流量，只有调节水泵电动机的转速才能完成这一基础任务。控制系统最核心的部分采用的是程序控制的办法，通过编写准确合适的程序并将其输入单片机内，外部信号由单片机获取并经程序处理最终输出预定的数据来控制三极管工作，通过改变加在电机两端的电压进而实现控制水泵转速的预期目标。输入音频信号，通过A/D转换程序处理等将输出信号作用到三极管的基极最终控制电机，水流量的变换会呈现出水姿高低变化的情形。各个彩灯分别与单片机的I/O引脚相连，内部程序可以达到每种音调的状态组合的效果。这次设计方案最惊艳的地方在于是否有音频的输入来决定喷泉启停状态。LED灯也会显示出一系列变换表示音乐的运行状态。
对比PLC和单片机的控制方案，使用单片机控制设计的时候，控制的程序不能够非常复杂，如果控制的程序过于复杂，使用单片机控制的稳定性和速度都不能达到PLC设计的标准，这样就需要使用PLC控制。使用单片机的控制程序控制的灵活性比较小，不能够根据现场的需要，灵活的完成对程序的控制，这样就促使单片机的使用有一定的局限性.
2. 研究内容与预期目标
本课题硬件部分拟用单片机为控制芯片，利用音乐的高低通过单片机控制变频器的输出频率音乐为路灯与控制器提供能源，从而改变电动机的转速，从而去改变水泵水柱的高低，利用变频器的多段速控制，基本可以放映出音乐强弱变化的全貌。在此基础上还可以加上灯光控制。所以本设计以单片机为控制芯片，进行程序的编写以达到音乐喷泉的控制器设计要求。
3. 研究方法与步骤
音乐喷泉利用音乐文件的物理波形，将其分为若干乐段，自动识别乐曲的基本情感特征，转换为控制信号，经过同步处理后通过信号输出卡输出到外围具体控制单元，即根据水型组态规则控制潜水泵、电磁阀、水下彩灯和变频器等执行机构，将视觉感受与听觉感受融为一体。
其设计的主要步骤：
(1)查阅音乐喷泉的相关知识，学习单片机的相关知识，熟悉单片机的工作方式，并掌握电路仿真软件和程序编译软件的使用方法。
4. 参考文献
［1］肖玲．音乐喷泉与现场总线技术［J］北京建筑工程学院学报，2003，（03）
［2］陈一民，刘云超，陈球，李元．音乐喷泉系统的可视化设计及实时仿真[J]计算机工程，1999（08）， ［3］梁广瑞．基于工业PC的音乐喷泉控制系统的研究［D］广西大学，2006.［4］王春洁．音乐喷泉系统的设计与实施［D］北京邮电大学，2006［5］蒲珊珊，基于8751单片机的音乐喷泉控制系统设计．电气技术与自动化， ［6］李华，胡汉才，喷泉设计設各手册［P］北京高等教育出版社，2006：56-70［7］任致程，实用电动机控制电路350例［M］北京：人民邮电出版社，2002
[8］FX1x系列微型可编程控制器使用手册．三菱电机自动化（上海）有限公司［9］宣旭初．基于PLC和变频器的印染设备电气控制系统的设计和应用［D］浙江大学，2008,［10］三菱通用变频器F700系列使用手册．三菱电机自动化（上海）有限公司
5. 工作计划
（1）2022-2-25～2022-3-17（3周） 查阅相关背景及技术资料，制订具体计划，撰写开题报告。
（2）2022-3-18～2022-4-07（3周） 提出实现方案，熟悉控制模块硬件资源及编程技巧。
（3）2022-4-08～2022-4-28（3周） 设计电路原理图，提出程序框图，编制控制程序。
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
