小型音樂噴泉模型畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄 </b></p><p><b>　　1. 緒 論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 音樂噴泉的發(fā)展和現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 音樂噴泉控制系統(tǒng)框架2</p><p&

2、gt;　　2. 上位機(jī)通訊與顯示4</p><p><b>　　2.1 概述4</b></p><p>　　2.2 串口通訊4</p><p>　　2.3 監(jiān)控水泵運(yùn)行6</p><p>　　2.4 FFT9</p><p>　　3. 下位機(jī)數(shù)據(jù)采集和傳輸13</p&

3、gt;<p>　　3.1 概述13</p><p>　　3.2 對音樂信號(hào)的采樣與數(shù)據(jù)傳輸13</p><p>　　3.3 下位機(jī)采樣數(shù)據(jù)圖14</p><p>　　4. 基于nRF24L01無線傳輸子系統(tǒng)16</p><p>　　4.1 nRF24L01模塊硬件設(shè)計(jì)16</p><p&g

4、t;　　4.2 nRF24L01模塊軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　5. 水泵控制系統(tǒng)21</p><p>　　5.1 水泵的選定21</p><p>　　5.2 水泵控制原理圖的設(shè)計(jì)21</p><p>　　5.3 水泵控制系統(tǒng)的實(shí)物圖23</p><p><b>　　6. 功放2

5、4</b></p><p>　　6.1 功放電路設(shè)計(jì)24</p><p>　　6.2 喇叭保護(hù)板電路設(shè)計(jì)24</p><p>　　6.3 功放PCB25</p><p>　　7. 太陽能子系統(tǒng)26</p><p>　　7.1 太陽能電池26</p><p>　　7

6、.2 太陽能控制器26</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p><b>　　附錄31</b></p><p><b>　　1. 緒 論</b></p>

7、<p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　隨著人們生活水平的提高，人們對環(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、公園及其它公共場所，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)

8、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。</p><p>　　1.2 音樂噴泉的發(fā)展和現(xiàn)狀 </p><p>　　音樂噴泉是高科技與自然的完美結(jié)合，充分體驗(yàn)了人們的智慧。世界各地的音樂噴泉體現(xiàn)美的方式也是不盡相同的。</p>&l

9、t;p>　　新加坡圣淘沙旅游區(qū)的音樂噴泉的設(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形噴水池共同組成為一個(gè)長達(dá)數(shù)百名的綜合系列噴泉，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，南北深度約為40m,成為目前亞洲最大

10、的音樂噴泉之一。表現(xiàn)出壯闊。絢麗的水景之美。</p><p>　　臺(tái)灣臺(tái)中的亞哥花園，有一個(gè)專為音樂噴泉表演的水舞劇場，以氣勢磅礴的蒼穹為天幕，舞臺(tái)建筑為意大利羅馬式柱廊構(gòu)成，圓形，用噴泉環(huán)繞，有600個(gè)噴頭，配合著135種變化的燈光，組合成一種載歌載舞的美妙舞姿，水舞時(shí)，其形色聲光的變化，令人目不暇接，嘆為觀止。</p><p>　　以上幾處音樂噴泉從建筑形勢、音樂曲調(diào)及水舞表演的角度展

11、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，于是對噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。</p><p>　　1.3 音樂噴泉控制系統(tǒng)框架&l

12、t;/p><p>　　本系統(tǒng)的總體思路是：音樂信號(hào)一路通過功放后播放，另一路則通過單片機(jī)進(jìn)行采樣，得到的時(shí)域數(shù)據(jù)傳送給VS2012編寫的上位機(jī)，上位機(jī)對音樂信號(hào)進(jìn)行FFT變換得到頻域信號(hào)并分析得到控制信號(hào)，通過nRF24l01無線傳輸給水泵控制子系統(tǒng)，控制水柱的高度。其中水泵控制模塊電源是由太陽能供電。</p><p>　　圖1-1音樂噴泉控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)</p><p&

13、gt;　　所以在次太陽能音樂噴泉系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分：太陽能供電子系統(tǒng)，功放子系統(tǒng)，無線傳輸子系統(tǒng)，水泵控制子系統(tǒng)，上位機(jī)，下位機(jī)。該音樂噴泉控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。</p><p>　　以下對這幾個(gè)部分進(jìn)行簡明的講解：</p><p>　　太陽能供電子系統(tǒng)：由電壓能電池組、太陽能控制器、蓄電池和DC/DC部分組成。</p><p>　　功放子系統(tǒng)：由NE

14、5532+LM1875組成的功放，NE5532作為前級，LM1875作為后級。</p><p>　　無線傳輸子系統(tǒng)：這里采用的是NRF24l01來進(jìn)行無線傳輸，一對多的傳輸類型，這里的“一”是PC的下位機(jī)，PC傳送來控制信號(hào)，通過NRF24l01傳輸數(shù)據(jù)?！岸唷笔墙邮艿腘RF24l01，接受到數(shù)據(jù)后，傳送給52單片機(jī)，52單片機(jī)根據(jù)控制信號(hào)來控制DC/DC輸出的電壓的大小，從而控制了水泵的高度。</p>

15、;<p>　　水泵控制系統(tǒng)：由52單片機(jī)、DA芯片TLC5615、BUCK電路組成。52單片機(jī)讀取到了傳輸?shù)降目刂菩盘?hào)之后，通過控制TLC5615得到一個(gè)基準(zhǔn)電壓，BUCK電路根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)電壓來決定直流水泵的電壓。</p><p>　　上位機(jī)：用VS2012編寫的上位機(jī)，上位機(jī)得到下位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)之后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后將結(jié)果傳送回下位機(jī)。其中通訊方式采用串口通訊。</p><

16、p>　　下位機(jī)：由52單片機(jī)和AD芯片TLC083組成。1s內(nèi)進(jìn)行三次總采樣（一次總采樣是64次AD轉(zhuǎn)換），將得到的數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，然后接受上位機(jī)傳送回來的數(shù)據(jù)。</p><p>　　2. 上位機(jī)通訊與顯示</p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　Microsoft Visual Studio 2012

17、 Ultimate (vs2012)是一個(gè)最先進(jìn)的開發(fā)解決方案，它使各種規(guī)模的團(tuán)隊(duì)能夠設(shè)計(jì)和創(chuàng)建出使用戶滿意的應(yīng)用程序。在Visual Studio 2012旗艦版(下面稱VS2012)中，使用靈活敏捷的規(guī)劃工具并根據(jù)自身進(jìn)度實(shí)現(xiàn)增量開發(fā)技術(shù)和敏捷方法；使用高級建模、發(fā)現(xiàn)和體系結(jié)構(gòu)工具，描述系統(tǒng)并幫助確保體系結(jié)構(gòu)構(gòu)想；使開發(fā)團(tuán)隊(duì)和運(yùn)營團(tuán)隊(duì)能夠較好地協(xié)作；通過從部署的軟件生成可對其采取措施的Bug 來改進(jìn)質(zhì)量和減少解決時(shí)間，使運(yùn)營人員高效

18、協(xié)作，為開發(fā)人員能夠深入了解生產(chǎn)問題提供數(shù)據(jù)。簡而言之，它可以創(chuàng)建創(chuàng)新的高質(zhì)量解決方案并降低開發(fā)成本。</p><p>　　本系統(tǒng)采用VS2012來實(shí)現(xiàn)上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)的功能有：與下位機(jī)的通訊，F(xiàn)FT變換，監(jiān)控水泵運(yùn)行狀態(tài)。</p><p><b>　　2.2 串口通訊</b></p><p>　　特點(diǎn)是通信線路簡單，只要一對傳輸線就可以實(shí)現(xiàn)雙向

19、通信，從而大大降低了成本。并且52單片機(jī)中自帶異步串口，VS2012中也有控制串口的控件SerialPort。所以我選用串口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的通訊。</p><p>　　2.2.1單片機(jī)中的串口</p><p>　　52單片機(jī)中雖然自帶了異步串口但是，與計(jì)算機(jī)中的串口電平不同，所以需要一個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片，這里選用MAX232，電路連接如圖3-2-1所示。</p><

20、p>　　MAX232是一個(gè)電荷泵器件，它采用開關(guān)電容技術(shù)將5V電壓升壓和獲取負(fù)電壓，圖2-1中C13,C14,C15,C18就是升壓和負(fù)壓用的電容。不同的版本有不同的電容取值，有些是0.1uF,有些是1uF,還有些是10uF。通常我們采用1uF就可以正常工作了。如果采用0.1uF驅(qū)動(dòng)會(huì)弱點(diǎn)，不能驅(qū)動(dòng)尤其是波特率較高的場合。在本設(shè)計(jì)中采用1uF的電容。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中采用的波特率是9600b

21、ps，晶振頻率是11.0592MHz。工作在方式1，由公式：</p><p>　　波特率=定時(shí)器1的溢出率/32</p><p>　　可以推算出應(yīng)該設(shè)置定時(shí)器1的值為：TH1 =FDH。</p><p>　　圖2-1 MAX232電平轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　2.2.2 VS2012中的串口</p><p>　　在

22、VS2012中.NET Framework 2.0 類庫包含了 SerialPort類,方便地實(shí)現(xiàn)了所需要串口通訊的多種功能， 可以實(shí)現(xiàn)以 SerialPort 類為核心的串口通訊，關(guān)于設(shè)計(jì)和方法。</p><p>　　使用SerialPort方法很簡單，只需要簡單的配置屬性，然后就可以讀取和發(fā)送數(shù)據(jù)了。下面介紹SerialPort一些簡單的配置和使用方法：</p><p>　　2.2.2

23、.1使用 SerialPort 設(shè)置串口屬性：</p><p>　　.PortName  串口名稱，COM1, COM2等。</p><p>　　.BaudRate 波特率，也就是串口通訊的速度，進(jìn)行串口通訊的雙方其波特率需要相同，如果用PC連接其他非PC系統(tǒng)，一般地，波特率由非PC系統(tǒng)決定。</p><p>　　.

24、Parity  奇偶校驗(yàn)位。可以選取枚舉Parity中的值</p><p>　　.DataBits  數(shù)據(jù)位數(shù)</p><p>　　.StopBits  停止位數(shù)，可以選取枚舉StopBits中的值</p><p>　　.Handshake 握手方式，也就是數(shù)據(jù)流控制方式，可以選取枚舉Handshake中的值</p&

25、gt;<p>　　2.2.2.2打開與關(guān)閉串口</p><p>　　在創(chuàng)建一個(gè)SerialPort 對象，設(shè)置串口屬性后，可以通過 Open()方法</p><p>　　打開串口。數(shù)據(jù)讀寫完成后，可以通過Close()方法關(guān)閉串口。</p><p>　　2.2.2.3讀寫字節(jié)或字符數(shù)據(jù)</p><p>　　對

26、于字節(jié)或字符數(shù)據(jù)，用Read()方法來讀數(shù)據(jù)，該方法需要一個(gè)字節(jié)或字符數(shù)組作為參數(shù)來保存讀取的數(shù)據(jù)，結(jié)果返回實(shí)際讀取的字節(jié)或字符數(shù)。寫數(shù)據(jù)使用Write()方法，該方法可以將字節(jié)數(shù)組、字符數(shù)據(jù)或字符串發(fā)送給另一方。</p><p>　　如果通訊雙方交換的數(shù)據(jù)位字節(jié)流數(shù)據(jù)，要構(gòu)建一個(gè)使用的串口通訊程序，那么雙方應(yīng)該定義數(shù)據(jù)楨格式。通常數(shù)據(jù)楨由楨頭和楨尾來界定。</p><p>　　發(fā)送數(shù)據(jù)比

27、較簡單，只需要用Write()方法將構(gòu)造好的數(shù)據(jù)發(fā)送出去即可。</p><p>　　接收數(shù)據(jù)則比較復(fù)雜，通訊是以字節(jié)流的形式到達(dá)的，通過調(diào)用一次Read()方法并不能確保所讀取的數(shù)據(jù)就是完整一楨。因此需要將每次讀取的數(shù)據(jù)整合在一起，對整合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，按照定義的楨格式，通過楨頭和楨尾，將楨信息從字節(jié)流中抽取出來，這樣才能獲取有意義的信息。</p><p>　　除了利用Read()方法來

28、讀數(shù)據(jù)，還可以使用ReadExisting()方法來讀取數(shù)據(jù)。該方法讀取當(dāng)前所能讀到的數(shù)據(jù)，以字符串的形式返回。</p><p><b>　　2.2.2.4事件</b></p><p>　　SerialPort 提供了DataReceived事件。當(dāng)有數(shù)據(jù)進(jìn)入時(shí)，該事件被觸發(fā)。該事件的觸發(fā)由操作系統(tǒng)決定，當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，該事件在輔助線程中被觸發(fā)。輔助線程的優(yōu)

29、先級比較低，因此并不能確保每個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，該事件都被觸發(fā)。</p><p>　　在使用該事件接收數(shù)據(jù)時(shí)，最好對定義通訊協(xié)議格式，添加楨頭和楨尾。在DataReceived事件中接收數(shù)據(jù)時(shí)，把數(shù)據(jù)放在數(shù)組中或字符串中緩沖起來，當(dāng)接收的包含楨頭和楨尾的完整數(shù)據(jù)時(shí)，在進(jìn)行處理。</p><p>　　2.3 監(jiān)控水泵運(yùn)行</p><p><b>　　2.3

30、.1概述</b></p><p>　　在音樂噴泉的運(yùn)行時(shí)，在上位機(jī)上要反映出各個(gè)無線連接狀態(tài)是否連接，當(dāng)有故障發(fā)生的時(shí)候可以很方便的指導(dǎo)哪條通訊線路損壞，方便維修。攝像頭監(jiān)控水泵系統(tǒng)是否正常，以及監(jiān)控是否有人進(jìn)行惡意破壞等等。接下來3.3.2與3.3.3章會(huì)對這兩個(gè)方面進(jìn)行介紹。</p><p>　　2.3.2無線通道連接監(jiān)控</p><p>　　在無線

31、控制子系統(tǒng)中運(yùn)用的是nRF24l01模塊，而nRF24l01有硬件CRC校驗(yàn)，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)失敗時(shí)，發(fā)送方向單片機(jī)請求中斷并且重發(fā)溢出標(biāo)志位置位；相反如果發(fā)送數(shù)據(jù)成功時(shí)，發(fā)送方向單片機(jī)請求中斷并且發(fā)送成功標(biāo)志位置位。所以我們可以在下位機(jī)中斷里面判斷是否發(fā)送成功，然后傳送數(shù)據(jù)給上位機(jī)。其中發(fā)送成功或則失敗的中斷引腳為P3.2,即采用的為外部中斷0。程序框圖如2-2所示:</p><p>　　圖2-2 無線連接檢測程序框

32、圖</p><p>　　2.3.3攝像頭監(jiān)控</p><p>　　DirectShow兼?zhèn)渑c底層的硬件設(shè)備和與高層的應(yīng)用程序打交道的能力。如圖2-3 所示，虛線以下是Ring0 特權(quán)級層的硬件設(shè)備，其中包括WDM 視頻采集卡（WDM Capture Devices）、VFW 視頻采集卡（LegacyVFW Capture Devices）、MPEG2 硬解碼卡（Hardware MPEG2

33、Decoders）、聲卡（Sound Card）以及顯卡（Video GraphicsCard）等等。DirectShow 對這些硬件設(shè)備提供了強(qiáng)有力的支持，并在Ring3（圖1 虛線以上）應(yīng)用層上提供統(tǒng)一規(guī)范的COM接口，這就將底層硬件設(shè)備與高層應(yīng)用程序隔開，從而很方便地編程實(shí)現(xiàn)從設(shè)備獲取多媒體數(shù)據(jù)或利用設(shè)備回放多媒體數(shù)據(jù)，而不必考慮具體的硬件特性。</p><p>　　圖 2-3 DirectShow 系統(tǒng)構(gòu)

34、架</p><p>　　其中DirectShow 主要COM 接口有：</p><p>　　DirectShow 是建立在組件對象模型（COM）的基礎(chǔ)之上的，有很多COM 接口，下面列舉一些重要的COM 接口：</p><p>　?。?）IGraphBuilder 接口：構(gòu)建過濾器管理的接口，立和管理一系列的過濾器；</p><p>　　（2

35、）IMediaControl 接口：控制多媒體流在過濾器圖中的流動(dòng)，如流的啟動(dòng)和停止；</p><p>　　（3）IMediaEvent 接口：捕獲多媒體流回放中的事件；</p><p>　?。?）IVideoWindow 接口：控制視頻窗口的屬性；</p><p>　?。?）IMediaSeeking 接口：用于媒體流的定位；</p><p&g

36、t;　?。?）IBaseFilter 接口：可定義一個(gè)具體的過濾器指針；</p><p>　?。?）IPin 接口：管理兩個(gè)過濾器間的針腳，從而連接過濾器。</p><p>　　在VS2012中提供了關(guān)于DirectShow的例子，可以根據(jù)例子的進(jìn)行二次開發(fā)。下面是系統(tǒng)的整體框圖如2-4所示：</p><p>　　圖2-4系統(tǒng)的整體框圖</p><

37、;p>　　2.3.4實(shí)際監(jiān)控界面</p><p>　　如圖2-5為上位機(jī)監(jiān)控界面。在上位機(jī)界面中，左下角紅色代表通道沒有連接成功，綠色代表連接成功。我只做了三個(gè)下位機(jī)，第1,2,4通道，在上位機(jī)中正好顯示的1,2,4通道連接正常。上位機(jī)中間是采用筆記本攝像頭來監(jiān)控的畫面，由于我只是做了音樂噴泉的模型實(shí)物，所以我以三個(gè)水泵控制模塊作為背景。</p><p><b>　　圖2-

38、5 監(jiān)控界面</b></p><p><b>　　2.4 FFT</b></p><p>　　2.4.1 FFT簡介</p><p>　　FFT（Fast Fourier Transformation），即為快速傅氏變換，是離散傅氏變換的快速算法，它是根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實(shí)等特性，對離散傅立葉變換的算法進(jìn)行改進(jìn)獲得的。它

39、對傅氏變換的理論并沒有新的，發(fā)現(xiàn)，但是對于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者說數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用離散傅立葉變換，可以說是進(jìn)了一大步。</p><p>　　2.4.2基-2 FFT算法原理</p><p>　　按時(shí)間抽?。―IT）的基-2FFT算法，又稱為庫利-圖基算法，它是很多離散傅立葉變換快速算法之一。</p><p>　　設(shè)序列x(n)長度N=2,L為正整數(shù)（若不滿足該條件，則在序列

40、后面加上若干個(gè)零值以達(dá)到這個(gè)條件）。按n的奇偶把x(n)分解為兩個(gè)N/2點(diǎn)的子序列(即大點(diǎn)數(shù)DFT化成小點(diǎn)數(shù)DFT，通過子序列的DFT實(shí)現(xiàn)計(jì)算整個(gè)序列的DFT。</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　則，序列x(n)的N點(diǎn)DFT為：</p><p>　　X(k)=DFT[x(n)]= </p><

41、;p><b>　　=</b></p><p>　　= (2-2)</p><p>　　利用系數(shù)的可越性質(zhì)=，上式可以表示為</p><p>　　X(k)==X(k)+W (2-3)</p><p>　　k=0,1,2,3,…,N-1</p><p><b

42、>　　其中</b></p><p>　　需要注意的是X(k)與X(k)分別是x(r)及x(r)的N/2點(diǎn)的DFT，周期為N/2，所以由（3-3）僅可以得到N點(diǎn)序列X(k)的前N/2點(diǎn)，X(k)的后N/2點(diǎn)為</p><p>　　X(k+N/2)=X(k+N/2)+W(k+N/2)</p><p>　　由X(k)與X(k)的周期性及可得</p&

43、gt;<p>　　X(k+N/2)= X(k)- WX(k) (2-4)</p><p>　　綜合上面的結(jié)果，x(n)的N點(diǎn)DFT可以由x(n)奇偶子序列x(r),x(r)的N/2點(diǎn)的DFT表示，即</p><p><b>　　(2-5)</b></p><p>　　至此，N點(diǎn)DFT到N

44、/2點(diǎn)DFT的轉(zhuǎn)換完成了。式(2-5)的運(yùn)算關(guān)系可以用一個(gè)流程圖來描述，用圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 蝶形運(yùn)算流程圖</p><p>　　2.4.3編程思想及程序框圖</p><p>　　在一般情況下，進(jìn)行FFT運(yùn)算的序列至少都有幾百點(diǎn)的長度，因此需要編制FFT算法程序以便能夠利用計(jì)算機(jī)來快速進(jìn)行計(jì)算。輸入倒位序，輸出順序的DIT-FFT的編程思想

45、， N必須等于2的正整數(shù)冪，F(xiàn)FT的計(jì)算程序可以分為兩部分：一部分是倒序重排，另一部分是用三層嵌套的循環(huán)來完成M=log2N次迭代。</p><p>　　倒序重排：由于正序中數(shù)的遞增量為1，這主要是由于下一個(gè)數(shù)都是前一個(gè)數(shù)從最右邊加入一個(gè)1；倒序時(shí)，每個(gè)數(shù)都是前一個(gè)數(shù)的最左邊加1，進(jìn)位是向前進(jìn)位，一個(gè)正序?qū)?yīng)著一個(gè)倒序。因此可以根據(jù)這個(gè)原理進(jìn)行倒序的計(jì)數(shù)，如果當(dāng)前數(shù)最左邊位為1，則清零，檢查下一位，如果還是為1，

46、再清零，直到遇到0為止，把這個(gè)0加為1，這就實(shí)現(xiàn)了倒序計(jì)數(shù)。</p><p>　　三層循環(huán)的功能是：最里的一層循環(huán)完成相同W的蝶形運(yùn)算，中間的一層循環(huán)完成因子的變化，而最外的一層循環(huán)則是完成M次迭代過程。三層循環(huán)程序框圖如圖2-7所示：</p><p>　　圖2-7 FFT三層循環(huán)程序框圖</p><p>　　基于以上思想，給出用C#編寫FFT的關(guān)鍵代碼，見附錄Ⅰ

47、 。</p><p>　　2.4.4 FFT的效果圖</p><p>　　如圖2-8與圖2-9為靜音時(shí)刻和播放中的某一時(shí)刻將采樣到的數(shù)據(jù)得到的FFT后的功率譜。靜音中頻譜的值都大約為零，在播放時(shí)刻的頻譜值左右兩邊完全對稱，符合理論。采樣頻率是20KHz，每兩個(gè)柱之間相差的頻率是20K/64312Hz。</p><p>　　圖2-8 靜音時(shí)FFT的效果圖</p&

48、gt;<p>　　圖2-9 有音樂時(shí)FFT的效果圖</p><p>　　3. 下位機(jī)數(shù)據(jù)采集和傳輸</p><p><b>　　3.1 概述</b></p><p>　　下位機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能是對音樂信號(hào)的采樣和數(shù)據(jù)的傳輸。對音樂的采樣是采用TLC0831這款A(yù)D芯片，每次采樣一次數(shù)據(jù)就通過串口傳送給上位機(jī)，當(dāng)上位機(jī)接受到了一定的數(shù)

49、據(jù)量之后，會(huì)告訴下位機(jī)不要發(fā)送數(shù)據(jù)了，此時(shí)下位機(jī)不會(huì)再采樣音樂信號(hào)，等待上位機(jī)分析完數(shù)據(jù)之后，上位機(jī)傳送給下位機(jī)每個(gè)水泵控制子系統(tǒng)的控制信號(hào)，下位機(jī)通過nRF24l01無線傳輸給水泵控制子系統(tǒng)，再一次對音樂信號(hào)進(jìn)行采樣。 </p><p>　　3.2 對音樂信號(hào)的采樣與數(shù)據(jù)傳輸</p><p>　　音樂采樣所用的AD芯片是TLC0831，查閱手冊可知其工作時(shí)序圖（如圖3-1）和主要特性如

50、下：</p><p>　　(1)比例尺工作或用5V 基準(zhǔn)電壓;</p><p>　　(2)8 位分辨率;</p><p>　　(3)單5V 供電, 信號(hào)輸入范圍0 ～ 5V ;</p><p>　　(4)控制輸入和輸出與TTL 和MOS 兼容;</p><p>　　(5)在輸入頻率(CK 引腳)為250kHz 時(shí),轉(zhuǎn)換

51、時(shí)間約32μs ;</p><p>　　(6)總非調(diào)整誤差:±1LSB 。</p><p>　　圖3-1 TLC0831工作時(shí)序圖</p><p>　　由時(shí)序圖可以看出, CS 變?yōu)榈碗娖胶? 經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘即CLK1 的時(shí)間間隔, 使多路復(fù)用器選定的通道穩(wěn)定, D0 便脫離高阻態(tài), 進(jìn)入低電平狀態(tài), 電備工作就緒。第2 個(gè)C LK 到來, 轉(zhuǎn)換開始。轉(zhuǎn)換過

52、程中, 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)同時(shí)從D0輸出。第2 個(gè)CLK 下降沿后, D0 輸出最高位MSB , 8 個(gè)時(shí)鐘后轉(zhuǎn)換完成(即第9 個(gè)C LK 下降沿后移出LSB), 此后若CS 仍為低, D0 一直保持LS B 值。CS 變高后D0 呈高阻態(tài), 等待下一次轉(zhuǎn)換開始。</p><p>　　音樂采集電路如圖3-2所示，先由OPA2227講音頻信號(hào)放大之后，再由TLC0831采樣。52單片機(jī)的P2.0,P2.1,P2.2分別接的T

53、L0831的DO,CS,CLK引腳。</p><p>　　圖3-2 音樂采集電路</p><p>　　由以上分析給出音樂采集的時(shí)序圖，如圖3-3所示</p><p>　　圖3-4 音樂采集時(shí)序圖</p><p>　　3.3 下位機(jī)采樣數(shù)據(jù)圖</p><p>　　圖3-5與圖3-6為靜音和播放某一時(shí)刻的采樣的數(shù)據(jù)圖，靜

54、音時(shí)刻只有2.5V直流偏置，在播放時(shí)刻產(chǎn)生的音頻信號(hào)使數(shù)據(jù)在0-5V之間變化。</p><p>　　圖3-5 靜音時(shí)刻音樂的采樣圖</p><p>　　圖3-6 播放時(shí)刻音樂的采樣圖</p><p>　　4. 基于nRF24L01無線傳輸子系統(tǒng)</p><p>　　4.1 nRF24L01模塊硬件設(shè)計(jì)</p><p&g

55、t;　　本系統(tǒng)采用了Nordic公司新推出的工作于2.4 GHz頻段的NRF24l01射頻芯片和52單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)短距離無線數(shù)據(jù)通信。</p><p>　　nRF24L01芯片工作于2.4 GHz全球開放頻段,工作速率O～2 Mb/s,最大發(fā)射功率0 dBm,外圍元件極少,內(nèi)置硬件CRC校驗(yàn)和多點(diǎn)通信地址控制,集成了頻率合成器,晶體振蕩器和調(diào)制解調(diào)器. 它的主要特點(diǎn)如下:</p><p>

56、　　1)低工作電壓: 1.9～3.6 V低電壓工作;</p><p>　　2)高速率: 2Mbps,由于空中傳輸時(shí)間很短,極大地降低了無線傳輸中的碰撞現(xiàn)象;</p><p>　　3)多頻點(diǎn): 125頻點(diǎn),滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要;</p><p>　　4)超小型:體積小巧, 5mm ×5mm;</p><p>　　5)低功耗:當(dāng)工

57、作在應(yīng)答模式通信時(shí),快速地控制傳輸及啟動(dòng)時(shí)間,極大地降低了電流消耗;</p><p>　　6)低應(yīng)用成本: nRF24L01的SPI接口可以利用單片機(jī)的硬件SPI口連接或用單片機(jī)I/O口進(jìn)行模擬,內(nèi)部有FIFO可以與各種高低速微處理器接口,便于使用低成本單片機(jī).</p><p>　　系統(tǒng)硬件主要由nRF24L01 射頻芯片和52單片機(jī)成。因?yàn)?2單片機(jī)沒有SPI接口，所以需要用I/O口來模

58、擬SPI接口。nRF24l01與52單片機(jī)的連接電路圖如圖4-1所示。nRF24L01與52單片機(jī)通過MOSI,MISO和SCK組成的SPI接口連接. 單片機(jī)接11.0592MHz的低頻晶振工作, nRF24L01 的工作頻率為16MHz,由低速的單片機(jī)控制高速收發(fā)的射頻芯片正是本系統(tǒng)的特點(diǎn).</p><p>　　系統(tǒng)由低壓3.3 V供電. 系統(tǒng)處于發(fā)射模式時(shí),耗電約為3.5 mA,啟動(dòng)發(fā)射時(shí)約為13mA,接收模

59、式時(shí)耗電約為2lmA. 由于系統(tǒng)上電時(shí),單片機(jī)通過SPI,對nRF24L01進(jìn)行狀態(tài)配置。若處于發(fā)射模式單片機(jī)就把數(shù)據(jù)通過輸入到nRF24L01，當(dāng)CE信從1變?yōu)?時(shí), nRF24L01就把從單片機(jī)收到的數(shù)據(jù)以2Mbit/ s的速率發(fā)射出去；系統(tǒng)設(shè)為接收模式，nRF24L01就一直在監(jiān)測天線上的信號(hào)；若有同頻的信號(hào)，就收下并打開信息包讀取地址,地址與自己的相同就取出信息包里的有用數(shù)據(jù),并使IRQ信號(hào)為低電平通知單片機(jī)來取走。</p

60、><p>　　圖4-1 nRF24l01與單片機(jī)連接電路圖</p><p>　　4.2 nRF24L01模塊軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　在本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，各個(gè)子模塊接受到的數(shù)據(jù)都由下位機(jī)發(fā)送，子模塊根據(jù)得到的數(shù)據(jù)去控制相應(yīng)水泵的輸入電壓，而且nRF24l01有硬件CRC校驗(yàn)，所以數(shù)據(jù)傳輸方向使用單向傳輸就可以滿足要求，子模塊無需發(fā)送數(shù)據(jù)給下位機(jī)。即上位機(jī)對nRF24

61、l01的操作只有初始化和發(fā)送數(shù)據(jù)，子模塊對nRF24l01的操作有初始化的接受數(shù)據(jù)。</p><p>　　本系統(tǒng)中采用ShockBurstTMMode完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收. 下面具體介紹發(fā)送和接收的軟件編程。</p><p>　　nRF24l01發(fā)送模式的過程為:</p><p>　　1)配置寄存器位PRIM_RX為低；</p><p>　　

62、2)當(dāng)MCU有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí),接收節(jié)點(diǎn)地址和有效數(shù)據(jù)通過SPI接口寫入nRF24L01。 當(dāng)CSN為低時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)被不斷地寫入；</p><p>　　3)設(shè)置CE為高,啟動(dòng)發(fā)射. CE高電平持續(xù)時(shí)間最小為10μs；</p><p>　　4)啟動(dòng)內(nèi)部16 MHz時(shí)鐘,MCU設(shè)置發(fā)送速度為1Mbps,無線發(fā)送數(shù)據(jù)；</p><p>　　5)若啟動(dòng)了自動(dòng)應(yīng)答模式, nRF24

63、L01 立即進(jìn)入接收模式；</p><p>　　6)如果CE置低,則系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式。</p><p>　　根據(jù)以上思路，給出下位機(jī)的相關(guān)程序：</p><p><b>　　初始化：</b></p><p>　　SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_W

64、IDTH); // 寫本地地址</p><p>　　SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, RX_ADDRESS, RX_ADR_WIDTH); // 寫接收端地址,P0</p><p>　　SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P1, RX_ADDRESS_P1, RX_ADR_WIDTH); // 寫接收端地址,

65、P1</p><p>　　SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P2, RX_ADDRESS_P2, RX_ADR_WIDTH); // 寫接收端地址,P2</p><p>　　SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P3, RX_ADDRESS_P3, RX_ADR_WIDTH); // 寫接收端地址,P3</p>

66、<p>　　SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P4, RX_ADDRESS_P4, RX_ADR_WIDTH); // 寫接收端地址,P4</p><p>　　SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P5, RX_ADDRESS_P5, RX_ADR_WIDTH); // 寫接收端地址,P5</p><p>　　//

67、SPI_RW_Reg(WRITE_REG +SETUP_RETR , 0x1f); //不自動(dòng)重發(fā)</p><p>　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x3f); // 頻道0,1,2,3,4,5自動(dòng)ACK應(yīng)答允許</p><p>　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x3f); // 允許接收地

68、址只有頻道0,1,2,3,4,5， </p><p>　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 0); // 設(shè)置信道工作為2.4GHZ，收發(fā)必須一致</p><p>　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, RX_PLOAD_WIDTH); //設(shè)置通道0接收數(shù)據(jù)長度，本次設(shè)置為3字節(jié)</p><p&

69、gt;　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P1, RX_PLOAD_WIDTH); //設(shè)置通道1接收數(shù)據(jù)長度，本次設(shè)置為3字節(jié)</p><p>　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P2, RX_PLOAD_WIDTH); //設(shè)置通道2接收數(shù)據(jù)長度，本次設(shè)置為3字節(jié)</p><p>　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX

70、_PW_P3, RX_PLOAD_WIDTH); //設(shè)置通道3接收數(shù)據(jù)長度，本次設(shè)置為3字節(jié)</p><p>　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P4, RX_PLOAD_WIDTH); //設(shè)置通道4接收數(shù)據(jù)長度，本次設(shè)置為3字節(jié)</p><p>　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P5, RX_PLOAD_WIDTH); //設(shè)置通

71、道5接收數(shù)據(jù)長度，本次設(shè)置為3字節(jié)</p><p>　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07); //設(shè)置發(fā)射速率為1MHZ，發(fā)射功率為最大值0dB</p><p><b>　　發(fā)射數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　CE=0;//StandBy I模式</p><p&

72、gt;　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 30); // 設(shè)置信道工作為2.4GHZ，收發(fā)必須一致 </p><p>　　SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P3, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // 裝載接收端地址</p><p>　　SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD

73、, tx_buf, TX_PLOAD_WIDTH); // 裝載數(shù)據(jù)</p><p>　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0e); // IRQ收發(fā)完成中斷響應(yīng)，16位CRC，主發(fā)送</p><p>　　CE=1; //置高CE，激發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送</p><p>　　inerDelay_us(20);</p

74、><p>　　nRF24l01接收模式和發(fā)送模式的設(shè)置過程大概相同,具體過程為：</p><p>　　1)配置寄存器位: PRIM_RX為高；</p><p>　　2)打開所使用的接收數(shù)據(jù)通道,自動(dòng)應(yīng)答功能,有效數(shù)據(jù)寬度由設(shè)置；</p><p>　　3)設(shè)置CE為高啟動(dòng)接收模式;</p><p>　　4) 130μs后nR

75、F24L01開始檢測空中信息;</p><p>　　5)接收到有效的書包后,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在RX_FIFO中,同時(shí)RX_DR位置高；</p><p>　　6)如果啟動(dòng)自動(dòng)應(yīng)答功能,則發(fā)送應(yīng)答信號(hào)；</p><p>　　7)MCU設(shè)置CE腳為低，進(jìn)入待機(jī)模式。</p><p>　　根據(jù)以上思路給出子模塊的nRF24l01相關(guān)的程序：</p>

76、;<p><b>　　初始化：</b></p><p>　　各個(gè)子模塊的對nRF24l01的初始化和下位機(jī)的初始化大致相同，只需要給在最后加上一段函數(shù)把nRF24l01設(shè)置為接受模式：</p><p><b>　　CE=0;</b></p><p>　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFI

77、G, 0x07); // IRQ收發(fā)完成中斷響應(yīng)，16位CRC，主接收</p><p><b>　　CE = 1; </b></p><p>　　inerDelay_us(130);</p><p><b>　　接受數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生中斷，且相應(yīng)的

78、狀態(tài)標(biāo)志位會(huì)置位，所以在相應(yīng)的中斷函數(shù)里面加上以下程序。</p><p>　　unsigned char revale=0;</p><p>　　sta=SPI_Read(STATUS);// 讀取狀態(tài)寄存其來判斷數(shù)據(jù)接收狀況</p><p>　　if(RX_DR)// 判斷是否接收到數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{&

79、lt;/b></p><p>　　CE = 0; //SPI使能</p><p>　　SPI_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rx_buf,TX_PLOAD_WIDTH);// read receive payload from RX_FIFO buffer</p><p>　　revale =1;//讀取數(shù)據(jù)完成標(biāo)志</p>

80、<p><b>　　}</b></p><p>　　SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,sta); //接收到數(shù)據(jù)后RX_DR,TX_DS,MAX_PT都置高為1，通過寫1來清楚中斷標(biāo)志</p><p>　　return revale;</p><p>　　5. 水泵控制系統(tǒng)</p><

81、;p>　　5.1 水泵的選定</p><p>　　方案一：采用變頻器控制交流潛水泵，調(diào)速方便、容易，只要控制口電流范圍為4到20毫安就可以，精度高，缺點(diǎn)為價(jià)格偏貴。</p><p>　　方案二：采用直流潛水泵，這樣會(huì)增加電路的電路復(fù)雜性，控制經(jīng)度偏低，優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格偏低。本系統(tǒng)是小型系統(tǒng)，成本問題必須考慮，控制精度要求不是很高。</p><p>　　根據(jù)上述說明

82、，選擇方案二。</p><p>　　5.2 水泵控制原理圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　直流水泵的揚(yáng)程取決于輸入電壓的大小，所以可以改變潛水泵輸入電壓的大小來改變水柱的高度。在本設(shè)計(jì)中采用的直流母線是12V。采用BUCK電路來實(shí)現(xiàn)DC/DC電壓變換。其原理圖如5-1所示：</p><p>　　圖5-1 BUCK電路</p><p>　　B

83、UCK電路在電流連續(xù)模式下的工作原理，其中D為驅(qū)動(dòng)脈沖占空比，T為驅(qū)動(dòng)脈沖周期：</p><p>　　當(dāng)t[0,DT]時(shí)，控制信號(hào)使J1導(dǎo)通，D4截止，向L1充磁，向電容充電。</p><p>　　Vin=U(t)+Vout(t) (5-1)</p><p>　　當(dāng)t[DT,T]時(shí)，J1截止，D4續(xù)流，輸出電壓靠L1與電容放電維持。</p><p

84、>　　0= -U(t)+Vout(t) (5-2)</p><p>　　根據(jù)(1),(2)電感伏秒平衡可知：</p><p><b>　　= (5-3)</b></p><p><b>　　得：</b></p><p>　　Vout=DVin (5-4)</p><p&

85、gt;　　由(5-4)可知只需要改變占空比D就可以控制直流水泵兩端的電壓，從而改變水泵揚(yáng)程的大小。</p><p>　　TL494是一種固定頻率脈寬調(diào)制電路，它包含了開關(guān)電源控制所需的全部功能，廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中使用TL494來產(chǎn)生DC/DC的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。TL494的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如5-2圖所示：</p><p>　　圖5-2 TL494的

86、內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　TL494內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可以通過5腳和6腳外部的一個(gè)電阻和一個(gè)電容進(jìn)行調(diào)節(jié)。公式為：f=1.1/(Rt*Ct)。</p><p>　　輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個(gè)控制信號(hào)進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2受或非門控制，僅當(dāng)雙穩(wěn)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)才工作，亦即鋸齒波電壓大于控制信號(hào)期間工作。因此，當(dāng)控制信

87、號(hào)增大時(shí)，輸出的脈沖寬度將減小。</p><p>　　PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)原理如圖5-3所示；TL494的2腳接單片機(jī)DA轉(zhuǎn)換得到的基準(zhǔn)電壓。1腳接DC/DC輸出電壓，10腳產(chǎn)生PWM信號(hào)。這樣只用改變單片機(jī)DA出來的信號(hào)，機(jī)可以改變占空比D，從而控制水泵的揚(yáng)程。</p><p>　　5-3 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)原理圖</p><p>　　5.3 水泵控制系統(tǒng)的實(shí)物圖<

88、/p><p>　　實(shí)物圖如5-4所示，我只做了三個(gè)水泵控制，控制水泵1,2,4通道。輸入的電源由太陽能控制系統(tǒng)供給，輸出接直流水泵。</p><p>　　5-4 水泵控制子系統(tǒng)實(shí)物</p><p><b>　　6. 功放</b></p><p>　　6.1 功放電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在音樂

89、噴泉中，音樂是少不了的，所以一個(gè)好的功放能給人的很好的享受。在本系統(tǒng)中，我采用的功放是NE5532+LM1785的組合，NE5532作為前級，LM1875作為后級驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　NE5532是高性能低噪聲雙運(yùn)算放大器（雙運(yùn)放）集成電路。與很多標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)放相似，但它具有更好的噪聲性能，優(yōu)良的輸出驅(qū)動(dòng)能力及相當(dāng)高的小信號(hào)帶寬，電源電壓范圍大等特點(diǎn)。因此很適合應(yīng)用在高品質(zhì)和專業(yè)音響設(shè)備、儀器、控制電路及電話通道

90、放大器。用作音頻放大時(shí)音色溫暖，保真度高，在上世紀(jì)九十年代初的音響界被發(fā)燒友們譽(yù)為“運(yùn)放之皇”，至今仍是很多音響發(fā)燒友手中必備的運(yùn)放之一。而LM1875是一款功率放大集成塊！ 是美國國半公司研發(fā)的一款功放集成塊！ 它在使用中外圍電路少 而且有完善的過載保護(hù)功能！ 它為五針腳形狀！ 一針腳為信號(hào)正極輸入 二針腳為信號(hào)負(fù)極輸入三針腳接地 五針腳電源正極輸入 四針腳為信號(hào)輸出 。LM1875采用TO-220封裝結(jié)構(gòu)，形如一只中功率管，體積小巧

91、，外圍電路簡單，且輸出功率較大。該集成電路內(nèi)部設(shè)有過載過熱及感性負(fù)載反向電勢安全工作保護(hù)。立體聲有左右兩個(gè)通道且左右兩個(gè)通道的的電路完全相同，下面給出左聲道的功放電路圖如圖6-1所示。</p><p>　　圖6-1 左聲道功放電路圖</p><p>　　6.2 喇叭保護(hù)板電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在我們開機(jī)和關(guān)機(jī)的時(shí)候功放會(huì)產(chǎn)生尖峰，所以在早期的功放里面會(huì)聽到

92、“啪”的一聲，這樣會(huì)對喇叭產(chǎn)生損壞。所以在一個(gè)功放里面喇叭保護(hù)板能很好的避免尖峰脈沖，提高喇叭的使用壽命。</p><p>　　UPC1237是一款經(jīng)典的喇叭保護(hù)IC，具有很寬的工作電壓范圍（25～60V），具備開機(jī)延遲、功放輸出端直流漂移檢測、即時(shí)關(guān)機(jī)功能。圖6-2中，7腳為延時(shí)檢測，延時(shí)后6腳控制常開繼電器閉合，喇叭開始工作，避免了開機(jī)沖擊； 2腳為功放輸出中點(diǎn)直流漂移檢測接兩個(gè)電阻后接功放左右聲道輸出，當(dāng)檢

93、測到有直流輸出時(shí)（一般為零點(diǎn)幾伏），切斷繼電器，保護(hù)喇叭；4腳為關(guān)機(jī)檢測，因?yàn)?腳是從功放變壓器取電，且濾波電容較小，當(dāng)關(guān)閉功放電源時(shí)，馬上能檢測到電壓跌落，繼而切斷繼電器，此時(shí)功放因?yàn)橛写笕萘繛V波電容存在不會(huì)馬上停止工作，而喇叭已被切斷，從而避免了關(guān)機(jī)沖擊。</p><p>　　圖6-2 喇叭保護(hù)板</p><p>　　6.3 功放PCB </p><p>　　

94、下面給出完整的功放PCB板圖，如圖6-3所示。</p><p>　　圖6-3 功放PCB</p><p>　　7. 太陽能子系統(tǒng)</p><p>　　7.1 太陽能電池</p><p>　　太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)原理工作的太陽能電池則還處于萌

95、芽階段。太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴--電子對。在p-n結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。</p><p>　　太陽能電池的等效電路模型（如圖7-1所示）能夠幫助我們深入了解這種器件的工作原理。理想PV電池的模型可以表示為一個(gè)感光電流源并聯(lián)一個(gè)二極管。光源中的光子被太陽能電池材料吸收。如果光子的能量高于電池材料的能帶，那么電子就被激發(fā)到導(dǎo)帶中。如果將一個(gè)外部

96、負(fù)載連接到PV電池的輸出端，那么就會(huì)產(chǎn)生電流。</p><p>　　圖7-1 電池的等效電路模型</p><p>　　圖7-1由一個(gè)串聯(lián)電阻（RS）和一個(gè)分流電阻（rsh）和一個(gè)光驅(qū)電流源構(gòu)成的光伏電池等效電路。</p><p>　　由于電池襯底材料及其金屬導(dǎo)線和接觸點(diǎn)中存在材料缺陷和歐姆損耗，PV電池模型必須分別用串聯(lián)電阻（RS）和分流電阻（rsh）表示這些損耗。

97、串聯(lián)電阻是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，因?yàn)樗拗屏薖V電池的最大可用功率（PMAX）和短路電流（ISC）。</p><p>　　PV電池的串聯(lián)電阻（rs）與電池上的金屬觸點(diǎn)電阻、電池前表面的歐姆損耗、雜質(zhì)濃度和結(jié)深有關(guān)。在理想情況下，串聯(lián)電阻應(yīng)該為零。分流電阻表示由于沿電池邊緣的表面漏流或晶格缺陷造成的損耗。在理想情況下，分流電阻應(yīng)該為無窮大。</p><p>　　7.2 太陽能控制器</p&g

98、t;<p>　　太陽能控制器全稱為太陽能充放電控制器，是用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，控制多路太陽能電池方陣對蓄電池充電以及蓄電池給太陽能逆變器負(fù)載供電的自動(dòng)控制設(shè)備。</p><p>　　圖7-2 為小功率太陽能控制器電路結(jié)構(gòu)圖, 蓄電池和太陽能電池陣列直接禍合, 當(dāng)白天有陽光時(shí), 太陽能電池陣列向蓄電池充電, 當(dāng)夜晚或陰天陽光不足時(shí), 蓄電池放電, 保證負(fù)載不停電。</p><p&g

99、t;　　圖7-2 太陽能控制器電路結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　在本系統(tǒng)中采用的太陽能控制器如圖7-3所示：</p><p>　　圖7-3 本系統(tǒng)使用的太陽能控制器</p><p><b>　　安裝使用說明：</b></p><p>　　1.導(dǎo)線的準(zhǔn)備：使用與電流想匹配的導(dǎo)線，計(jì)劃好長度，將接控制器一側(cè)的接線頭剝?nèi)?mm的

100、絕緣，盡可能減少接線的長度。已減少電的損耗。</p><p>　　2.連接蓄電池：注意“+”，“-”極不要接反。如果正確接線，蓄電池指示燈會(huì)亮，否則需要檢查線路是否正確。</p><p>　　3.連接太陽能板：注意“+”，“-”極不要接反。如果有陽光，太陽能板指示燈會(huì)亮，否則檢查線路是否正確。</p><p>　　4.連接負(fù)載：注意“+”，“-”極不要接反。電流不能

101、超過控制器的額定電流。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本文設(shè)計(jì)的太陽能音樂噴泉控制系統(tǒng)是旅游景點(diǎn)內(nèi)用的小型音樂噴泉，充分體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)型和實(shí)用性的原則，并且噴泉的安裝方便、維護(hù)簡單，能夠滿足用戶的需求。</p><p>　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，運(yùn)用52單片機(jī)與上位機(jī)相結(jié)合來控制水泵，結(jié)合了52單片機(jī)控制簡單和上位機(jī)信號(hào)處

102、理的優(yōu)越能力的特點(diǎn)。并給出了小型太陽音樂噴泉的實(shí)物模型。本系統(tǒng)是對音樂的頻域信號(hào)分析后給出的水泵控制信號(hào)，所以此系統(tǒng)能很好的適應(yīng)不同的音樂。</p><p>　　不足之處在于： 本次設(shè)計(jì)中只是給出了太陽能系統(tǒng)的小型實(shí)物模型。對噴泉的控制方式單一，只對水泵的水柱高度進(jìn)行了控制，例如燈光，角度，形狀沒有進(jìn)行控制。而且沒有對系統(tǒng)的防水，水泵的整體布局等其他方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p><

103、b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 肖揚(yáng), 肖晨帆. VS2012 下的Ribbon 界面開發(fā)[J]. 計(jì)算機(jī)安全與維護(hù). 2013</p><p>　　[2] 陸瑤, 景鑫. 基于C# 環(huán)境的單片機(jī)( 89C51) 與PC 的串行通信[J].信息技術(shù).2009.</p><p>　　[3] 劉榮, 圈圈教你玩USB,北京航空航天

104、大學(xué)出版社[M]. 2009</p><p>　　[4] 陳麗娟, 常丹華. 基于nRF2401的無線數(shù)據(jù)通信[ J ]. 電子器件, 2006, 1: 2482250.</p><p>　　[5] 魏立誠, 朱桂林. 基于 DirectShow 的視頻采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)工程,2006.</p><p>　　[6] 張長森, 數(shù)字信號(hào)處理[M],

105、中國電力出版社, 2007</p><p>　　[7] 李健, 許祖, 武王大晶. 模數(shù)轉(zhuǎn)換器T LC0831 的應(yīng)用[J].電測和儀表.</p><p>　　[8] 張占松, 蔡宣三. 開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2004.</p><p>　　[9] 吳春華, 光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變技術(shù)研究[D], 上海大學(xué)博士學(xué)士論文. 2008.<

106、;/p><p>　　[10] 張艷紅, 新型太陽能控制器的研制[J], ENERGY CONSERVATION,2006</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　我在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，得到了老師們和同學(xué)們的大力幫助。特別要感謝老師對我的指導(dǎo)，在將近三個(gè)月的設(shè)計(jì)中，從最初的選題、方案擬定及方案確定，到具體的設(shè)計(jì)過程中

107、，所遇到的問題和困難，如何解決這些問題及困難，以及最后的設(shè)計(jì)審查，老師都給以了細(xì)心的指導(dǎo)和糾正，使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才順利的圓滿的完成。</p><p>　　此外，還要感謝自動(dòng)化學(xué)院的全體老師，是他們給我打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)做出了良好的鋪墊，也為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了不少的意見和建議，在此表示衷心的感謝。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了如何綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，如何查

108、閱相關(guān)資料，并從中提取有用信息來幫助我完成設(shè)計(jì)。使我深深地感到：作為一個(gè)設(shè)計(jì)者，如何進(jìn)行一個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)，并對其設(shè)計(jì)過程如何進(jìn)行優(yōu)化選擇有了初步的認(rèn)識(shí)，為以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我所獲得的這些知識(shí)都是長春工程學(xué)院對我辛勤培養(yǎng)的結(jié)果。因此，我要感謝母校的各級領(lǐng)導(dǎo)及老師們，謝謝你們四年來對我的教育和引導(dǎo)。</p><p>　　由于本人水平有限、經(jīng)驗(yàn)不足、時(shí)間倉促，設(shè)計(jì)中難免存在不足之處，敬請各位老師批評指正。

109、</p><p><b>　　附錄 </b></p><p>　　附錄Ⅰ FFT變換代碼</p><p>　　public void ToFFT()</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　/********** following code inve

110、rt sequence ************/</p><p>　　for (int i=0;i<samplesNumber;i++ )</p><p><b>　　{/*</b></p><p>　　x0=x1=x2=x3=x4=x5=x6=0;</p><p>　　x0=i&0x01; x1=(i/

111、2)&0x01; x2=(i/4)&0x01; x3=(i/8)&0x01;x4=(i/16)&0x01; x5=(i/32)&0x01; x6=(i/64)&0x01;</p><p>　　xx=x0*64+x1*32+x2*16+x3*8+x4*4+x5*2+x6;</p><p>　　dataI[xx]=dataR[i];*/</

112、p><p><b>　　int xx=0;</b></p><p>　　int[] x = new int[n];</p><p>　　for(int j=0;j<N;j++)</p><p><b>　　x[j]=0;</b></p><p>　　for(int j=0;

113、j<N;j++)</p><p>　　x[j]=(i>>j)&0x01;</p><p>　　for(int j=0;j<N;j++)</p><p>　　xx+=x[j]*(samplesNumber>>1>>j);</p><p>　　dataI[xx]=dataR[i];</

114、p><p><b>　　}</b></p><p>　　for ( int i=0;i<samplesNumber;i++ )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dataR[i]=dataI[i]; dataI[i]=0; </p><p><

115、;b>　　}</b></p><p>　　/************** following code FFT *******************/</p><p>　　for (int L=1;L<=N;L++ )</p><p>　　{ /* for(1) */</p><p><b>　　int