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源。
ADC0809各引脚功能:ADC0809采用双列直插式封装,共有28条引脚。 (1)IN0—IN7(8条) IN0—IN7为8路模拟电压输入线,用于输入被转换的模拟电压;
(2)地址输入和控制(4条) ALE为地址锁存允许输入线,高电平有效。当ALE线为高电平时,ADDA、ADDB和ADDC三条地址线上的地址信号得以锁存,经译码后控制8路模拟开关工作,ADDA、ADDB和ADDC 为地址输入线,用于选择IN0—IN7上的哪一路模拟电压送给比较器进行A/D转换。
(3)数字量输出及控制线(11条)“START”为“启动脉冲”输入线,该线上的正脉冲由CPU送来,宽度应大于100ns,上升沿清零SAR,下降沿启动ADC工作。EOC为转换结束输出线,该线上的高电平表示A/D转换已结束,数字量已锁入“三态输出锁存器”。OE为“输出允许”线。
(4)电源线及其他(5条) CLOCK为时钟输入线,用于为ADC0809提供逐次比较所需的时钟脉冲序列。VCC为+5电源输入线,GND为地线。VREF(+)和VREF(-)为参考电压输入线,用于给电阻阶梯网络供给标准电压。VREF(+)常与 VCC 相连VREF(-)常接地或负电源电压。 2.4.1 ADC0809与单片机89C51的连接
ADC0809的时钟信号来自单片机89C51的ALE信号,89C51采用12MHz时钟频率,ALE为2MHz,经四分频后为500KHz作为ADC0809的时钟频率。用P2.7控制A/D转换的启动与转换结束后数字量的读取。ADC0809的地址锁存允许管脚(ALE)H和启动管脚(START)相连。由P2.7和WR信号经或非门提供的信号使P0.2—P0.0提供的3位通道地址送入ADC0809进行锁存,用以选取通道号。转换结束信号EOC作为查询信号。具体接口电路如图2-4所示
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图2-4ADC0809 2.4.2输入电路
在这里,输入电路是指能对乐曲启停、乐曲节奏和声音强弱等进行检测并将检到的信号以电平、脉冲或数字形式送至单片机的电路。为说明简单计,这里仅介绍能反映乐曲启停的奏曲信号电路。因为有了它,音乐已不再仅是背景音乐,音乐已用来控制整个喷池的动作与否,因而已达到了音乐喷泉的最基本要求。
奏曲信号电路的框图如图2.4.2所示。左右两路立体声信号经混合后送限幅放大电路放大,这样即使是极弱的乐曲信号也能有足够强度媳信号输出。整流滤波电路用以将信号转为单向信号。电压比较器用以将大于基准电压的单向信号变换成低电平有效的奏曲信号由之端输出。通过调整基准电压,可使电路既不受干扰的影响又灵敏度最大。奏曲信号电路的输出经R3送至光耦4N35在单片机P1.5引脚产生一低电平信号。
图2.4.2奏曲信号电路框图
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2.5潜水泵调速硬件方案设计
方案一:采用变频器,调速方便、容易,只要控制口电流范围为4到20毫安就可以,精度高,缺点价格偏贵。
方案二:采用步进电机调速电路,这样会增加电路复杂性,控制精度偏低,优点是价格偏低。本系统成本问题必须考虑,控制精度要求不是很高,步进电机调速电路就可以满足要求。
本系统采用可控硅调相的方法控制喷泉水泵的转速。电路如图2.5所示,由单片机的I/O口输出矩形波,通过光耦控制可控硅的导通角,进而控制水泵电机的转速,调整喷泉的输出高度。选用单相可控硅BT169控制220V的双向交流电。交流通过二极管1N4007(耐压值1000V)组成的整流桥后变为100Hz脉动的直流,由单片机P0.4依据音乐采样结果输出矩形波,通过光耦控制可控硅的通断,以达到调相的目的。
图2.5电机电路图
采用这种方法关键要保证矩形波与100Hz脉动直流保持同相,由AD采样的结果决定100Hz脉动直流的每一个周期有多长时间是导通的。所以将100Hz脉动直流分压后作为单片机内部比较器的一个输入端,另一个输入端接一个由5V分来的固定电压。当比较器的输出结果发生变化时,由定时器定一段时间,这样就
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找到了每个周期的起点,然后再根据AD采样决定不等的延时来输出矩形波导通可控硅。AD采样结果大,每个周期的延时短,可控硅导通的时间长,水泵电机转速快,反之亦然。
2.6灯光硬件方案设计
方案一:使用大功率,不同颜色的发光二极管。
方案二:使用LED水下低压彩灯。LED-水下彩灯系列除广泛使用于喷泉,瀑布水下照明外,还可用于假山,桥梁等投光照明。 水下彩灯均采用著名荷兰菲利蒲公司产品,产品结构合理,色彩鲜艳,并进一步改进了其密封、防护和接线方式,广泛适合于各种喷泉。
本次设计采用水下照明和闪光彩灯,水下照明采用LED水下低压彩灯两个,闪光彩灯采用不同颜色的发光二极管。
图2.6 彩灯的连接
2.7解决系统时间滞后硬件电路设计
由于单片机采集数据并处理需要一定的时间,加上电机响应和水柱显示也需要一定的时间。电机由一种转速到另一种转速的响应时间可以查电机参数得到,电动机的响应时间为0.04S,单片机采集处理数据程序约为100句,约为0.6ms,水柱的显示延时可以通过水闸效应计算出来,经计算总延时约为0.2S。提出两种解决方案。
方案一:采用预处理,即把要控制的音乐元素提前编辑好,提前控制。
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方案二:采用把音乐延时播放,即在音乐源与音响间加延时电路,调节参数,使音乐与水柱的变化同步。
音乐元素提前预处理一般使用在工控机等数字处理能力非常强的控制系统中,使用单片机一般实现不了这个预处理目标。因此采用延时电路[6]把音乐延时播放,选择方案二。
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