喷泉是一种将水经过一定压力通过喷头喷洒出来具有特定形状的组合体。现在的喷泉一般为完全依靠喷泉设备的人工造景喷泉。主要就是通过变频器的控制实现节奏韵律，音乐喷泉中水形变化丰富，配合灯光给人真实直观的美感。音乐喷泉中的各种摇摆能让人感受到喷泉的柔性美。径向摇摆的产生是由于水面下设摇摆机构，使水景优美动人，赏心悦目，给人神奇的感觉，是时代高科技发展的表现。

摇摆喷泉的位置和运动速度的变化是产生摇摆水型潇洒风彩的重要因素。喷泉摇摆机构的位置传感器应当是防水的不接触定位装置。经常采用由磁铁感应的霍尔传感器、光纤引导的光电传感器或磁铁吸引的旋转位置编码器等。例如对于采用位置编码器的喷泉摇摆机构的定位装置包括：装在摇摆电机轴上的位置编码器、高速计数器、控制计算机以及通信接口等。由于摇摆机构的连杆一般会有较大的间隙，为了达到定位只能使摇摆机构从一个方向到达定位点，才能保证其重复精度。因此，摇摆机构需要停车时，每次都必须从一个方向到达定位点。

摇摆机构的定位精度受运动力矩与阻力矩的影响。运动力矩决定于电动机的电源电压和停车前的运动速度等，而阻力矩则由摇摆机构的摩擦力、水流的速度、周围的风力等合成。可见，这些都是不能事先确定的因素。所以，为了达到定位的目的，我们必须每次改变其控制参数。对于采用电动机能耗制动来定位的控制参数一般有两个，直流制动电流的大小和启动制动时间。对计算机控制较为方便的方式是采用改变制动时间。

在控制系统中，电动机制动时间可用检测到位点的偏差来进行修正。根据摇摆机构定位偏差值的统计数据，经过数学模型的计算，后确定制动时间。

自动控制技术是音乐喷泉中关键的技术，其主要特点表现在以下几个方面：

一、高水平的音乐信号处理系统

利用中科院自动化所在语言识别方面的国际技术，研制了音乐信号32位计算机处理系统（M UCS ），将音乐信号进行频谱分析和延时处理，提取音乐信号中适合喷泉控制的有效成分送给主控机，并能将音乐信号任意延时，使喷泉和音乐同步。

二、集中分散式控制系统

本喷泉由主控机直接控制，主控机具有如下特征：

1．音乐信号采集功能，按频率特征抽取有效成分。

2．对喷泉设备进行故障诊断，可以对主机运行状态、漏电及驱动柜工作状态进行诊断。

3．中文菜单式操作系统，使操作者能够在短时间内学会操作，具有音乐喷泉的各种动态造型和花样变化显示功能，使操作人员通过计算机屏幕就能观察到喷泉的各种变化，极大地方便了音乐喷泉的配曲和操作人员使用。

4．开放式结构，人机界面友好，通讯接口及编程技巧对用户开放，只需通过鼠标的两个键即可完成音乐喷泉的配曲，这样就容易使音乐喷泉配曲库不断丰富，总给人耳目一新的感觉。

5．对音乐喷泉的直接控制，直接驱动泵、变频器或伺服器。

6．摇摆电机的摇摆速度及方向控制，控制量1024或更多。喷泉控制器采用了MUCS系统，能够与任何音源相接（CD机、录音机、现场演出等），在保证音乐信号不失真的情况下，使音乐与喷泉完全同步。

三、及可靠性

1．每一路被控制设备均安装过电压、过电流、漏电保护装置，一旦发生故障，能够自动切断电源，可靠的保护该路喷泉设备不受损失，保证人身。

2．从工业控制工程实践中总结出一套独特的接地保护方式，进一步提高性。

3．驱动器部分大规模地采用大功率无触点继电器，减少了电磁火花干扰，大大减少了主回路的故障，延长了使用寿命。

作为音乐喷泉，不可能在内长时间表演，这里因为：耗电量大，第二长时间开启会使之缺乏新鲜感，尤其在白天无灯光时，效果欠佳。喷泉作为整个广场的一景，除音乐表演外还需考虑作为固定景点时水型的艺术效果。固定水型的使用时间是长的。因此，喷泉水型设计与选择上除考虑表演音乐时的美感，同时也考虑作为水景时的效果，所以控制上的设置有不同的功能。

1．手动控制：在白天或夜间音乐表演间歇时，点击鼠标独立打开某些水型，形成一组合造型固定不变。节约用电，平时常用。

2．程序控制：如果您希望有不同的组合造型变化，则可打开程度功能，使水型按设定的程序变化，出现不同的造型，使人感受不同景色的美妙。

3．实时声控：为目前国内绝大多数公司普遍采用的一种控制方式，它的特点是可响应任何音源信号，现场演奏卡拉OK等，但此种控制方式有一些缺点。

首先，水型动作要比音乐滞后，使人感觉喷泉动作与音乐不协调。其次，水型的出现组合与出现时间长短，为固定重复的而且不论任何曲目，所以会出现表演水型与音乐所表达的情感不一致。如激昂的乐符，可能出现摆动水型，而轻柔旋律时，又出现高大的水体，使人听觉感受与视觉感受不一致。第三，乐曲的情感段落与水型变化时间不符，而且千篇一律。

4．预编控制方式：是根据某一首乐曲的情感与意境，人工编制各种水型、动作、灯光、水泵的开启和关闭，使喷泉的表演与音乐的情感和意境相吻合。此功能在控制技术、计算机技术、通讯技术方面有一定的综合难度。

【音乐喷泉设计之桥梁水幕】

桥梁水幕是在我们生活中一个非熟悉常见的景物，尤其是在看电影的时候，经常会有这样的动画出来，高达的桥上，各种景色，各种水幕，让整个夜空呈现出不一样的生机，桥梁水幕钢缆姥姥地悬挂在桥塔之间，较古老的吊桥有的使用铁链，有的甚至使用绳索而不是钢缆，可想设计师真的是匠心独运啊。

大多的桥梁水幕都是系到桥柱上的，目的是为了支撑整个桥的重量。能降整个桥面的重量平衡到桥柱，让桥本身不要再承受太多没有必要的重量，还有很多建筑都是使用这个原理的。这种就似乎在我国清代的时候就发挥的淋漓尽致了，主要是古代的时候没有喷泉的映射，此时这种建筑物没有发挥出教的作用，但是现在的我们将各种有用的都发挥的淋漓尽致，从而让整个城市变得无比的漂亮。

桥梁水幕在当今社会都是主流的桥梁工程，横跨河流两岸，目前一般的都是采用钢材或是混凝土等制成的公众空桁架为衡量，在加上喷泉和百米高喷的作用整个河流更加的灯壁辉煌！

本文的研究针对使用外部声源的喷泉系统，

在音乐信号的特征识别之前，必须先完成模拟音乐信号的收集。 音乐信号采集大师

为了包括音频放大和A / D转换两个过程，河南喷泉公司将在下面分别分析。

音频放大电路的设计

外部音频源信号的幅度通常很弱，因此原始信号必须先放大，然后才能发送到A / D转换器。本文选择LM386芯片来设计音频放大器电路。 LM386是美国国家半导体公司（NS）推出的功率放大器集成电路系列之一。 LM386具有功耗低，工作电压范围宽和外围元件少的特点。在电子设备的音频放大器电路的设计中非常有用。它广泛地使用10个晶体管构成输入级，电压增益和电流驱动级。其中，T1?T6构成一个PNP型复合差分放大器，T5和T6是镜像恒流源，它们充当T3和T4的有源负载，因此输入级具有稳定的增益。电压增益级由连接到公共发射极状态的T7承担，其负载也使用恒定电流源。整个集成放大器的开环增益主要由这一阶段决定。 T8和T9组合成一个PNP管，T10一起形成互补的对称发射极输出电路，以向负载提供足够的电流。 D1和D2提供T8，T9和T10所需的偏置，因此后一级在A和B类状态下偏置。 R5?R7形成内部反馈回路。从图3.2.1可以看出，LM386采用双排8引脚封装结构。其工作电压范围为4?12V，静态电流为4mA，输出功率为660mW，电压增益为46dB，增益带宽为300kHz，谐波失真为0.2。 ％。

采样是指使用较高频率的开关脉冲对模拟信号进行采样，并提取脉冲的到达时间

对应于模拟信号的幅度，从而可以获得一系列幅度变化的离散脉冲。 使用这些

离散脉冲序列会及时替换原始连续信号，也就是说，模拟信号会及时离散。

单芯片计算机必须收集音乐信号，并相应地调整I / O端口的输出，以控制水泵和七彩灯。 主芯片是AT89C51微控制器。 AT89C51微控制器是一款低功耗，高性能51核CMOS 8位微控制器。 该芯片包含一个8K空间的Flash只读存储器，可以重复擦除1000次，并具有256字节的随机存取数据存储器（RAM），32个I / O端口，一个看门狗定时器，三个16位可编程定时器， 具有ISP功能，可以满足设计要求。 简单易用，价格非常低廉。 因此，系统的主控制器采用该方案。