4 系统功能的实现
4.1 音乐喷泉工作原理
音乐喷泉的工作原理是，根据播放的音乐来控制水柱，达到与音乐同步的效果，而水柱是由水泵来控制的，水泵又是由三相异步电动机组成的，三相异步电动机的转速如果通入工频电源，转速是不变化的，变频器是专门针对电机调速的装置。由变频器控制电机的转速，使水柱发生变化。
改变频率就改变了电机的转速，也就改变了水泵的压力，音乐的不同频率经单片机处理送到变频电机的控制端，使电机转速随音乐的音调，节奏，和强弱变化，水泵的压力随之变化，喷岀的水就有了高低变化，而且是由几套设备对多组喷嘴实施控制。
喷泉的形成是水泵将音乐的节奏和强度转变为控制信号，此信号再控制一个电压控制器件，电源经过这个电压控制器件后，输出电压也随音乐的变化而改变，然后控制水泵电机。
4.2 A/D转换
在本设计中选用的是美国国家半导体公司生产的A/D转换芯片ADC0809。它是CMOS的8位单片A/D转换器，片内有8路模拟开关，可控制8个模拟量的一个。A/D转换采用逐次逼近原理，输出的数字信号由TTL三态缓冲器控制，故可直接连至数据总线。
逐次逼近法A/D也称逐次比较法A/D，它由结果寄存器、D/A比较器和置位控制逻辑等部件组成，如图4.1所示。这种A/D采用对分搜索法逐次比较、逐步逼近的原理来转换，整个转换过程是个“试探”过程。控制逻辑先置1结果寄存器最高位Dn-1，然后经D/A转换得到一个占整个量程一半的模拟电压Vs，比较器将此Vs和模拟输入量Vx比较，若Vx>Vs则保留此位Dn-1为1，否则清“0” Dn-1位。然后控制逻辑1结果寄存器次高位Dn-2，连同Dn-1一起送D/A转换，得到的Vs再和Vx比较，以决定Dn-2，保留为1还是清成“0”，依次类推。最后，控制逻辑置1结果
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寄存器最低位D0，然后将D0连同前面的Dn-1，Dn-2，?，D1一起送D/A转换，转换得到的结果Vs和Vx比较，决定D0位保留为1还是清“0”。至此，结果寄存器的状态便是与输入的模拟量Vx对应的数字量。
图4.1 逐次逼近法A/D转换框图
4.3 变频器的使用
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
在本设计中，变频器实时接收单片机输出的控制信号，经A/D转换处理后的音乐信号自动转换成变频调速器所要求的0到5V电压信号。输出电压信号与输入的音乐信号大小成线性关系，因而使喷出的水柱能够随着音乐的高低、节奏的快慢而起伏变换，达到了音乐喷泉特殊的艺术效果。
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5 软件调试
由于系统的实际过程是按音乐分段实现的，即通过实时查询控制状态，实现音乐、水型的同步变化，反映音乐的内涵与意境，给人以美的享受。图5.1是系统控制的实际流程框图。
开始 系统初始化 音乐信号采集 A/D转换 数字音频信号处理 D/A转换 变频器变频调速 N 音乐结束 Y 结束
图5.1 系统控制的流程框图
在电机转速控制系统中，单片机的主要作用是控制音频信号采集、A/D转换、数字信号延时处理和D/A转换。电机的转速变化是通过输出的模拟电信号给变频器
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以实现变频调速的。
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6 结 论
近年来，音乐喷泉得到了广泛应用。随着单片机技术的飞速发展，新型喷泉与单片机的交互应用越来越广泛，音乐喷泉也越来越复杂，越来越精密，考虑到成本因素，使得越来越多的控制部分需要单片机来完成。因此，单片机控制小型音乐喷泉已成为将来的趋势。
本文采用单片机协调音乐，喷水的变化，获得较为理想的效果，完成课题预期任务，可得出如下结论：
1.系统的整体设计方案是合理可行的。它既实现了音乐控制水柱变换的功能，又能有效节省开支。
2.完成了声音信号的采集处理，为进一步研究单片机对声音信号的处理提供了参考资料。
3.在软件编程上采用汇编语言，更接近底层硬件设备，在响应上较为快速，要优于C语言。
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