基于ＶＢ的音樂(lè)噴泉上位機(jī)控制系統(tǒng)研制

　　摘要：基于VB的音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)，運(yùn)行于windows平臺(tái)，文章介紹了音樂(lè)噴泉系統(tǒng)的硬件、軟件結(jié)構(gòu)及功能，并給出了主要程序。
　　關(guān)鍵詞：VB；音樂(lè)噴泉；控制系統(tǒng)
　　
　　VB6.0是當(dāng)前用于數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理和虛擬儀器開(kāi)發(fā)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工具。它是一種圖形化的編程語(yǔ)言，集成了與滿(mǎn)足GPIF3，VXI，RS232和RS485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP，ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。其圖形化的界面使得編程及使用過(guò)程都生動(dòng)有趣。
　　隨著城市建設(shè)的發(fā)展，音樂(lè)噴泉已成為現(xiàn)代城市生活的重要娛樂(lè)設(shè)施之一。目前，大型音樂(lè)噴泉的控制方式主要有工業(yè)PC和以工業(yè)PC為上位機(jī)，PLC為下位機(jī)的總線控制兩種方式。這里的工業(yè)PC控制方式是指以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為核心，通過(guò)各種IO板卡和通訊卡發(fā)送控制信號(hào)的音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)。隨著大點(diǎn)數(shù)工業(yè)IO板卡的推出以及計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的發(fā)展，相比以工業(yè)PC為上位機(jī)，多個(gè)PLC為下位機(jī)的總線控制方式相比，它具有更高的性?xún)r(jià)比，而且充分利用了目前計(jì)算機(jī)的多媒體技術(shù)。下面結(jié)合某音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)的項(xiàng)目介紹一種基于工業(yè)PC控制方式以VB6.0為上位機(jī)界面的音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)。
　　
　　一、硬件部分
　　
　　
　　控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如圖1所示，采用多媒體聲卡取代傳統(tǒng)的CD播放機(jī)，使用研華PCI_1753P1753E數(shù)據(jù)采集卡。采用多媒體聲卡后，不再需要CD播ajBnNJmy2qTHc8dnQpFgBstsAhZK22LhzzCOW508NMI=放機(jī)，音樂(lè)的播放、音樂(lè)數(shù)據(jù)的分析可以全部在工控機(jī)內(nèi)用軟件實(shí)現(xiàn)，可以提高音樂(lè)跟水型變化的協(xié)調(diào)性。PCI_1753是一款PCI總線的96路數(shù)字量I/O卡，它可以經(jīng)由PCI_1753E擴(kuò)展為192路的數(shù)字量I/O。PCI_1753仿真8255PPI模式0，但是緩存電路提供了比8255更高的驅(qū)動(dòng)能力，96路I/O線分成12個(gè)8位I/O端口：A0、B0、C0、A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3和C3。用戶(hù)可以使用軟件配置每個(gè)端口作為輸入或輸出端口。這樣只需要兩塊PCI_1753再擴(kuò)展兩塊PCI_1753E就可以取代傳統(tǒng)的多塊PCL_734。解決了板卡多，需擴(kuò)展ISA槽的問(wèn)題，而且提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。對(duì)變頻器的控制，采用RS_485總線的控制方式，使用了研華公司的4端口RS_485PCI通訊卡PCI_1612A。
　　
　　二、軟件部分
　　
　　
　　設(shè)計(jì)了控制軟件。該控制軟件運(yùn)行于WindowsXP，它的基本結(jié)構(gòu)從圖2看出：它由系統(tǒng)管理模塊、水型編輯模塊、系統(tǒng)測(cè)試模塊、運(yùn)行模塊、IO驅(qū)動(dòng)模塊組成。其中，系統(tǒng)管理模塊完成樂(lè)曲的添加、刪除，并管理測(cè)試、運(yùn)行和水型編輯等其它功能模塊；系統(tǒng)測(cè)試模塊負(fù)責(zé)測(cè)試閥門(mén)、燈及變頻器的工作情況；水型模塊提供一個(gè)友好的工作界面讓用戶(hù)根據(jù)對(duì)音樂(lè)的理解來(lái)添加基本水型，最后生成水型文件；運(yùn)行模塊最后根據(jù)水型模塊生成的水型文件，按一定的控制規(guī)律控制噴泉的水型，IO驅(qū)動(dòng)模塊則負(fù)責(zé)接收測(cè)試模塊和運(yùn)行模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并據(jù)此驅(qū)動(dòng)IO板卡和通訊卡。
　　為了對(duì)不同的歌曲進(jìn)行水型編輯，設(shè)計(jì)了一個(gè)水型庫(kù)。水型庫(kù)包含基本的水型，每一首歌曲的噴泉水型由多個(gè)基本水型組成，不同的歌曲在一定的時(shí)間段的水型根據(jù)歌曲的節(jié)拍、頻率、感情色彩等從基本水型中選出。
　　這樣，在軟件的水型模塊中設(shè)置好噴泉水型，生成對(duì)應(yīng)歌曲的水型文件，運(yùn)行時(shí)由運(yùn)行模塊讀取水型文件數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理，驅(qū)動(dòng)各個(gè)閥門(mén)、彩燈、變頻器等，實(shí)現(xiàn)給定的噴泉水型。水型編輯模塊主要對(duì)windows的wav文件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并編輯水型文件。wav文件數(shù)據(jù)塊包含了以脈沖編碼調(diào)制（PCM）格式表示的聲音信號(hào)樣本。在windows中可以通過(guò)低級(jí)音頻函數(shù)很容易的對(duì)wav文件進(jìn)行音樂(lè)播放、暫停、定位、結(jié)束等操作。由于wav文件的數(shù)據(jù)塊內(nèi)容就是聲音信號(hào)樣本，因此音樂(lè)波形的顯示、信號(hào)的快速傅立葉變換等能直接處理。為了方便、形象進(jìn)行水型編輯，水型編輯模塊具有音樂(lè)波形顯示功能，而且音樂(lè)波形的顯示可以根據(jù)定位要求在時(shí)間軸上放大或縮小。水型編輯人員通過(guò)對(duì)音樂(lè)的理解以及在波形顯示的輔助下可以對(duì)音樂(lè)進(jìn)行分段，然后插入基本水型。當(dāng)對(duì)整首音樂(lè)分好時(shí)間段并插入基本水型后，這些基本水型就被保存為對(duì)應(yīng)歌曲的水型文件。
　　音樂(lè)噴泉控制的另外一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是在Windows2000系統(tǒng)下音樂(lè)播放如何與水型動(dòng)作協(xié)調(diào)。常用的Windows定時(shí)器消息只能達(dá)到55毫秒的定時(shí)精度，而且Windows定時(shí)器消息優(yōu)先級(jí)別很低，不能滿(mǎn)足音樂(lè)噴泉時(shí)間控制的要求。因此對(duì)噴泉控制的定時(shí)采用了Windows多媒體定時(shí)器的方法。使用這種方法可以將時(shí)間精確到2毫秒。
　　
　　三、主要結(jié)構(gòu)及程序
　　
　?。ㄒ唬╅_(kāi)關(guān)量卡控制結(jié)構(gòu)
　　Type PT_DioWritePortByte
　　Port As Integer
　　Mask As Integer
　　State As Integer
　　End Type
　　該開(kāi)關(guān)量卡有32位，分4組，port指定第幾組，mask為屏蔽碼，state為欲設(shè)定的組的各位開(kāi)關(guān)狀態(tài)，須把對(duì)應(yīng)位的二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，如：00000011，表示把1、2位開(kāi)啟，其余位關(guān)閉，則state應(yīng)為3。在手動(dòng)已經(jīng)關(guān)閉一些設(shè)備后，屏蔽碼則不再是默認(rèn)的255，而應(yīng)該去除相應(yīng)的位。如已關(guān)閉第8位對(duì)應(yīng)設(shè)備，屏蔽碼就應(yīng)改為127。此時(shí)，即便state設(shè)置為127以上，也不會(huì)開(kāi)啟第8位對(duì)應(yīng)設(shè)備。
　?。ǘ┮粼淳€路的控制結(jié)構(gòu)及控制函數(shù)
　　Type MIXERCONTROLDETAILS
　　cbStruct As Long
　　dwControlID As Long
　　cChannels As Long
　　item As Long
　　cbDetails As Long
　　paDetails As Long
　　End Type
　　Declare Function mixerGetControlDetailsLib“winmm.dll”_
　　Alias“mixerGetControlDetailsA”_
　　(ByValhmxobj As L