基于STC12C2052AD单片机的音乐喷泉控制

余佳宾 阳 泳 赵龙飞 孟 阳 邵阳学院 湖南邵阳 422000

【文章摘要】

本文介绍了基于STC12C2052AD 单片机的音乐喷泉系统，通过单片机自带的AD 电路把声音模拟量转换成数字量，通过数字量去控制输出的PWM 波形的占空比，从而通过控制输出电压来改变电机的转速与LED 灯的亮度。

【关键词】

STC12C2052AD ；单片机；音乐喷泉

0 引言

音乐喷泉绚丽多彩，水柱和光照随着音乐而跳动，给人视听的双重享受，音乐喷泉的控制方式有很多，而对于小型音乐喷泉以单片机控制比较合适。使用单片机内部AD 与PWM 资源，系统简单，而且成本比较低，易于推广。本文介绍了以STC12C2052AD 单片机为控制核心的小型音乐喷泉控制系统的原理及其实现方法。

1 系统原理

系统实现了下一曲、上一曲、播放/ 暂停、加减声音、喷泉水柱控制、LED 灯亮度控制等功能。通过STC12C2052AD 单片机自带的AD 转换，把音乐的模拟量转成数字量以便单片机知道音乐的音量的高低。众所周知，电机转动是有很大惯性的， 只要我的PWM 的频率高，则相当于一个积分电路，调节占空比就相当于调节模拟电压，从而很容易也很简单的控制了电机的转速以及LED 灯的亮度。

图 1 系统总体框图

2 硬件设计

硬件系统由单片机、按键、MP3 模块、功放模块、三极管驱动电路等组成。

2.1 单片机接口技术

本系统以TC12C2052AD 单片机为基础，因为此单片机结构简单、速度快, 比普通的8051 快12 倍。电压宽、3.4 到5.5V 都能正常工作，提供PWM 功能等。单片机接口电路如图2 所示。

2.2 MP3 模块接口电路

本模块采用JQ6500 芯片，因为它完美集成了MP3、WMV 的硬解码。同时软件支持TF 驱动，支持电脑直接更新 SPI flash 的内容支持FAT16、FAT32 文件系统。通过简单的串口指令即可完成播放指定的音乐，以及如何播放音乐等功能，无需繁琐的底层操作，使用方便。而输入电压比较宽, 供电在3.5V-5.0V。通过按键来控制上一曲、下一曲、播放/ 暂停、长时间按键则控制加减声音。MP3 模块接口电路如图3 所示。

2.3 电机驱动电路

使用TIP41 功率三极管，此三极管极限工作电压高，允许过电流大。符合驱动小型电机的需求，通过单片机PWM 波控制三极管工作在截止与饱和状态，使输出得到一个驱动能力强的PWM 波。因为本次使用电机额定电压为3V，所以要使用AMS1117 芯片把5V 电压转换成3.3V。电机驱动电路如图4 所示。

图 4 电机驱动电路

3 软件设计

程序采用模块化结构，以使程序易于修改、调试和升级。本程序把AD 数据读出来后乘以100 后直接以实参的形式直接植入PWM 函数，直接改变PWM 的占空比，从而使电机变化跟上音乐的变化。

3.1 主程序框图

主程序图如图5 所示。通过读取音乐的模拟量来改变PWM 波的占空比，当音乐停止后，单片机输出的PWM 占空比几乎为1，使电机的PWM 占空比几乎0。是电机停止工作，LED 灯熄灭。

3.2 AD 数据读取设计

根据STC12C2052AD 单片机寄存器数据手册对各个寄存器进行配置，使声音的模拟量直接转换成单片机能够识别和处理数字量。对于不同的构造的音乐喷泉，可以使用不同的乘以倍数。从而达到最美观的效果。

3.3 PWM 占空比与频率设置

通过对STC12C2052AD 单片机的寄存器进行相应的配置，则可以直接输出PWM 波形。因为单片机自带PWM 功能， 因此在程序书写方面变的很简单。

3.4 监视定时器

监视定时器( Watch- Dog Timer 即 WDT ) WDT 的主要用途是, 当程序跑飞后, 通过系统复位, 重新执行程序来实现系统正常运行。

4 实现结果

为了检验对该系统的设计方案，笔者自己开发一个小型音乐喷泉实验装置，并获得预期效果，本方案结构简单，成本比较低。由于单片机很多内部资源没有充分利用，可以很方便扩展。

【参考文献】

[1] 陈文辉. 单片机在音乐喷泉中的应用[M]. 中国轻工教育,2007.

[2] 张开碧；罗蓉；许倩忆. 基于STC89C52 单片机音乐喷泉控制的设计[M]. 科技信息.2012.

[3] 江世明，黄同成. 单片机原理及应用[J]. 中国铁道出版社.

图 5 主程序流程图

图 2 单片机接口电路图

图 3 MP3 模块接口电路006