CN111596589A - 多媒体音乐喷泉控制系统 - Google Patents

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陈杰慧
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Nanjing Quanjie Landscape Engineering Co ltd
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Nanjing Quanjie Landscape Engineering Co ltd
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/08—Fountains
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/24—Pc safety
    • G05B2219/24215—Scada supervisory control and data acquisition

Abstract

本发明公开了多媒体音乐喷泉控制系统，包括变频器控制卡、音频电路、水泵控制电路和彩灯控制电路，音乐通过音乐特征识别、放大滤波输入至单片机，音乐由音响放大器输出，单片机控制彩灯和多个水泵，彩灯控制组灯关或开，水泵控制各个组泵，组泵控制各个喷嘴组。该系统能够根据不同曲目的特点设计出体现音乐内涵的音乐喷泉表演程序；系统的性能及稳定性有了很大的提高，喷泉乱喷、失控的现象大大减少。由于可以对不同歌曲进行水型编辑，更新了原来大部分的音乐及水型，增强了音乐喷泉的表现力和观赏性。音乐喷泉控制系统采用PLC控制，控制要求鉴定，成本低。

Description

多媒体音乐喷泉控制系统
技术领域
本发明涉及一种喷泉控制系统，具体涉及一种多媒体音乐喷泉控制系统。
背景技术
目前在公共场所喷泉一般只是将音乐和喷泉高低简单配合，无法真正体现音乐的旋律、节奏；或者是采用了高成本复杂的控制系统，搭建复杂的外围电路实现功能。
由于原控制系统的水型是根据10首歌曲来设计的，水型固定，用户不能编辑改变水型，也不能添加或更新曲目，已经不能满足市民的审美需求。
目前，国内外虽然已建有很多音乐喷泉，但大多数音乐喷泉都存在着两方面不足：首先，音乐喷泉表演程序的设计需要音乐、舞美、电脑、自控、喷泉等专业专家的合作；其次，为了了解音乐喷泉表演程序的喷射效果，只有在硬件上进行仿真实验。因此，对于一般的音乐喷泉系统，其表演程序的设计非常费时费力。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种多媒体音乐喷泉控制系统。
本发明提供如下技术方案：
多媒体音乐喷泉控制系统，包括变频器控制卡、音频电路、水泵控制电路和彩灯控制电路，音乐通过音乐特征识别、放大滤波输入至单片机，音乐由音响放大器输出，单片机控制彩灯和多个水泵，彩灯控制组灯关或开，水泵控制各个组泵，组泵控制各个喷嘴组，音乐特征识别方法包括：
(1)输入音乐信号，对其进行音乐特征的识别；
(2)音乐特征与喷射动作的匹配，若匹配进行下一步动画仿真；
(3)动画仿真满意，打印喷泉表演程序总谱；
(4)动画仿真不满意，进行手动修改，直到动画仿真满意；
(5)动画仿真满意之后，执行打印喷泉表演程序总谱和编译成控制程序；
(6)编译成控制程序，再同步播放。
进一步的，音频电路由音响放大器和音乐预处理电路两部分组成，音响放大电路将音乐外放；音乐预处理电路是将音频信号经由放大滤波输入到单片机供片内AD采集。
进一步的，所述音乐预处理电路包括限幅放大电路、整流滤波电路和电压比较器。
进一步的，左右两路立体声信号经混合后送限幅放大电路放大；整流滤波电路用以将交变信号转为单向信号；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。
进一步的，所述水泵控制电路由单片机的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。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该系统能够根据不同曲目的特点设计出体现音乐内涵的音乐喷泉表演程序；系统的性能及稳定性有了很大的提高，喷泉乱喷、失控的现象大大减少。由于可以对不同歌曲进行水型编辑，更新了原来大部分的音乐及水型，增强了音乐喷泉的表现力和观赏性。音乐喷泉控制系统采用PLC控制，控制要求鉴定，成本低。
附图说明
图1为本发明系统结构框图。
图2为本发明水泵控制电路图。
图3为本发明奏曲信号电路图。
图4为本发明音乐特征识别方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明的多媒体音乐喷泉控制系统，包括变频器控制卡、音频电路、水泵控制电路和彩灯控制电路，音乐通过音乐特征识别、放大滤波输入至变频器控制卡，音乐由音响放大器输出，变频器控制卡控制彩灯和多个水泵，彩灯控制组灯关或开，水泵控制各个组泵，组泵控制各个喷嘴组。该系统采用基于以太网络的分布式控制，下层通讯采用标准的灯光舞台控制协议DMX512协议，具有通用性强、稳定性高、扩展性好的特点。
音频电路由音响放大器和音乐预处理电路两部分组成。音响放大电路将音乐外放；音乐预处理电路是将音频信号经由放大滤波输入到变频器控制卡供片内AD采集。
音乐预处理电路的框图如图3所示，包括限幅放大电路、整流滤波电路和电压比较器，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的信号输出。整流滤波电路用以将交变信号转为单向信号。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。
水泵控制电路由单片机的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。
DMX512喷泉水秀变频控制卡，一方面采集音乐信号，另一方面依据采集到的音乐信号的强弱输出延时不等的矩形波来控制可控硅的导通时间，进而控制水泵电机的转速，从而达到控制喷水高度的目的。彩灯的亮灭也由单片机依据音乐采样值的大小来控制。
图4所示，多媒体音乐喷泉控制系统的音乐特征识别方法，包括：
(1)输入音乐信号，对其进行音乐特征的识别；
(2)音乐特征与喷射动作的匹配，若匹配进行下一步动画仿真；
(3)动画仿真满意，打印喷泉表演程序总谱；
(4)动画仿真不满意，进行手动修改，直到动画仿真满意；
(5)动画仿真满意之后，执行打印喷泉表演程序总谱和编译成控制程序；
(6)编译成控制程序，再同步播放。
编译成控制程序能够自动地把表演程序编译成功放输出的控制程序，从而控制音乐喷泉硬件装置的喷射，实现音乐与喷泉的同步。
每个DMX控制域有512个可调通道，每个通道最小值是0、最大值为255；就像前面举例的255K可调电位器功能，DMX通道值经解码器解码并驱动设备。当通道值为0时，灯泡灭、水泵停止；当通道值为255时，灯泡全亮、泵全开；通道值在1-255之间变化时，灯泡亮度和水泵喷高随通道值的大小变化，即实现了DMX对灯或水泵的控制。
该系统能够根据不同曲目的特点设计出体现音乐内涵的音乐喷泉表演程序；系统的性能及稳定性有了很大的提高，喷泉乱喷、失控的现象大大减少。由于可以对不同歌曲进行水型编辑，更新了原来大部分的音乐及水型，增强了音乐喷泉的表现力和观赏性。音乐喷泉控制系统采用PLC控制，控制要求鉴定，成本低。
该控制软件集成了投影、激光、音乐、喷泉等表演元素，实现一条时间线下的编排和播放，同步时间误差不大于25毫秒，满足用户对艺术精益求精的高要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.多媒体音乐喷泉控制系统，其特征在于：包括变频器控制卡、音频电路、水泵控制电路和彩灯控制电路，音乐通过音乐特征识别、放大滤波输入至单片机，音乐由音响放大器输出，单片机控制彩灯和多个水泵，彩灯控制组灯关或开，水泵控制各个组泵，组泵控制各个喷嘴组，音乐特征识别方法包括：
(1)输入音乐信号，对其进行音乐特征的识别；
(2)音乐特征与喷射动作的匹配，若匹配进行下一步动画仿真；
(3)动画仿真满意，打印喷泉表演程序总谱；
(4)动画仿真不满意，进行手动修改，直到动画仿真满意；
(5)动画仿真满意之后，执行打印喷泉表演程序总谱和编译成控制程序；
(6)编译成控制程序，再同步播放。
2.根据权利要求1所述的多媒体音乐喷泉控制系统，其特征在于：音频电路由音响放大器和音乐预处理电路两部分组成，音响放大电路将音乐外放；音乐预处理电路是将音频信号经由放大滤波输入到单片机供片内AD采集。
3.根据权利要求2所述的多媒体音乐喷泉控制系统，其特征在于：所述音乐预处理电路包括限幅放大电路、整流滤波电路和电压比较器。
4.根据权利要求3所述的多媒体音乐喷泉控制系统，其特征在于：左右两路立体声信号经混合后送限幅放大电路放大；整流滤波电路用以将交变信号转为单向信号；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。
5.根据权利要求1所述的多媒体音乐喷泉控制系统，其特征在于：所述水泵控制电路由单片机的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。
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