随着城市生活节奏的加快以及人们生活水平的不断提高，优化城市环境建设，打造城市标志性景观点，提升城市合理功能规划，打造能使人们产生美感享受的公共设施的要求与呼声正与日俱增着。音乐喷泉是一种为了娱乐而创造出来的可以活动的喷泉，它在城市和社区环境建设中起着极其重要的作用。在我们常见的城市喷泉景观中，大部分是根据美学设计，并且经常会产生三维的效果。在喷泉过程中，配合五彩缤纷的灯光，水流在喷泉系统操控下散射及折射光，然后一个三维的画面就随之产生了。

音乐喷泉不仅美化城市环境，更有其他重要的意义和作用。城市中的音乐喷泉结合现代科技与艺术，音乐喷泉将喷泉造型、彩色灯光及音乐旋律构成一个有机的整体，各种不同的喷水花形随着乐曲旋律和节奏的变化进行相应的配合变换，以其巨大震撼的体量和优雅美妙的视觉感受，令人赏心悦目，叹为观止，在视听上获得极大的享受；园林中的喷泉，一般是为了满足造景的需要而进行人工建造的具有装饰性的喷水装置。此类喷泉可以湿润周围空气、减少尘埃、降低气温。喷泉的细小水珠与空气分子撞击，能产生大量的负氧离子。因此，喷泉有益于改善城市面貌和增进居民身心健康。目前，城市化的发展及景观建设的需要，使得音乐喷泉系统日渐被推广应用。音乐喷泉随着音乐变换，从建筑情况出发，展现瑰丽的美感特征。并以水上音乐曲调的角度来表现音乐喷泉的优美姿态，为城市的人们在夜间增添一份美轮美奂的视觉和听觉的盛宴，是快节奏的城市生活夜间一项颇为浪漫闲适的娱乐项目。但是这些大型音乐喷泉，控制系统采用PLC可编程逻辑控制，成本高，一般定量设计特别。国内外音乐喷泉控制系统的设计还处于成长阶段，也有专门的生产和设计厂家，提供设计、喷泉设备和安装服务。目前，在中国的音乐喷泉是向智能化方向发展，分权化、综合化、多样化。因此，对音乐喷泉控制系统的设计也提出了更高的要求。

音乐喷泉形成的历史由来已久。1930年，德国发明家奥图皮士特先生首先带出喷泉的概念，起初他只在百货商店和餐馆建造小型喷泉，及后经过多年的发展，其音乐喷泉的设计及构造已变得更大型及复杂。根德皮斯特域先生早于十二岁已跟随父亲设计及建造喷泉，1952年的夏天，西柏林的工业展览中，一个美国人看到音乐喷泉的表演，并把它带回纽约电台音乐会堂。1953年1月15日音乐喷泉在美国首次表演，表演期间超过一百五十万人观看。现在根德皮斯特域先生继续改善其音乐喷泉及推向全世界，多年的改良已大大减低建造和维修的成本，电脑设计的控制系统更已用在音乐喷泉上，使其表演能更复杂和美丽。如今的亚洲第一大音乐喷泉，即洛阳音乐喷泉位于东坡城市湿地公园。它拥有多项世界之最：369米的世界上最长数控跑泉，12万平方米的世界最大面积的综合水景，世界首创的高科技百变喷泉水形，世界上最精确的数控定位系统，世界最高最长的变频阵列。音乐喷泉以牡丹花为主要造型元素，线条优美，共有各式喷头5698个，水下彩灯22116盏，喷泉专用泵1407台，所有设备由10台专业电脑通过网络多级互连控制技术进行控制。成为了花会期间除了牡丹以外的另一道亮丽风景。

2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容是设计一个基于单片机的音乐喷泉，由单片机最小系统、音频信号输入模块 、LM386功放、ADC0832模数转换、LED灯模块、水泵、电源模块和喇叭组成。单片机可选AT89S51、AT89S52、AT89C51、AT89C52、STC89C51、STC89C52以上六款之一。最终的目标是达到可以播放电脑、手机、MP3里面的音乐，通过音频线连接播放；设计的8个LED频谱彩灯，随音乐变化闪烁。 运用ADC0832对音频信号进行采集，转换为数字信号给单片机处理。通过PWM控制水泵并实现水柱高低变化。

设计的重点在于通过音频信号的采集，对频谱彩灯的变化闪烁和水泵的喷泉动作进行控制。通过查阅资料学习了解到以下的设计方案：

（1）基于全数字集成电路的音乐喷泉控制器：可设计一个多控程的系统，包括程控声控，控制彩灯和喷泉水泵；程序控制以电位器进行速度调节，声音控制则通过声音大小调节，音量大小决定彩灯打开的组数多少。整个系统电路设计较为简单，具有一定的可行性。

（2）采用一定的硬件电路对音频信号进行直接采样，并能直接反映信号的强度，利用前馈补偿的方式进行输出，控制彩灯和喷泉水泵，且前馈控制的时间完全可以由设置的前馈时间来确定。很明显，这个方案虽然较为简易直观，但是对硬件设施要求和限制很高，实施起来较为困难。

（3）第三个方案即采用以单片机为核心，进行小型音乐喷泉设计的方法。我们知道，单片机具有管控功能好，体积小，价格低廉等优点，且拥有丰富的I/O端口，能够灵活方便的进行编程设计。将这些优点结合功放电路，A/D转换电路以及PWM调速模块，将喷泉动作，灯光与音乐密切地配合起来。

综合考虑以上三个方案，以基于单片机控制的音乐喷泉系统方案最为合理，且经济适用。通过对AT89C51和AT89C52单片机进行如下比较：