福州大学本科生毕业设计（论文）开题报告
姓 名 题 目 国雨 学号 021200109 专 业 机械设计制造及其自动化 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。 1
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。 2
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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