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1、单片机音乐彩灯课程设计摘要主要介绍了一种利用单片机AT89C51和8个LED及一个蜂鸣器构成的音乐彩灯控制系统。能够根据需要实现对彩灯循环显示效果的控制,并配以音乐。该系统具有实用，功能灵敏多样，实现简单等特点。文章具体阐述了其基本组成，讨论了系统的工作原理，并给出了系统的硬件和软件的设计方法。关键字:单片机，循环彩灯，音乐AbstractThisarticlemainlyintroducedonekindcontrolsystemofmusicandcolorlamp.Itismadeupofsinglechip(AT89C51),eightLEDandaspeaker.Itcancomet
2、rueacontrolofcolorlampscycledisplay,andmixmusic.Thissystemispractical,itsfunctionisnimbleanddiverse,andtherealizationisnothard.Thisarticleexpatiateditsbasicconfiguration，discussedthesystemsworkprinciple,andgiventhesystemsdesignmethodabouthardwareandsoftware.Keywords:Singlechip,cyclecolorlamp,music目录
3、摘要.错误！未定义书签。目录.III前言.(1)第一章设计思路与原理方框图(2)1.1系统问题的提出(2)1.2几种方案的比拟(2)1.3系统整体设计模块(3)第二章系统硬件设计(5)2.1单片机控制模块(5)2.2音乐发声模块(6)第三章系统的软件设计(10)3.1音乐发声部分(10)3.2彩灯显示部分(11)第四章系统的安装与调试(13)4.1系统设计的安装与调试(13)前言随着人们生活环境的不断改善和美化，在很多场合能够看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时髦。但目前市场上各式样的LED彩
4、灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路构造复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能根据固定的形式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、形式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器构造往往有芯片太多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯形式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因而有必要对现有的彩灯控制器进行改良。单片机技术作为一种技术手段,它的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导,以广泛的应用领域拉动,表现出较微处理器更具个性的发展趋势。在考虑到制作成本的前提下,根据单片微型计算机具有集成度高、体积小、运行可靠、价格低廉等很多独特的优
5、点,能够利用单片机来实现对各色彩灯的自动控制,它能够随着编辑软件的不同再加上输出设备(彩灯)的排列变化,实现千变万化的效果。并配以背景音乐，进而到达彩灯与音乐相辅相成的效果，实现视觉和听觉上的美感享受。本文提出了一种基于AT89C51单片机的音乐彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。该系统原理简单,实际应用效果较好，主要利用单片机的可编程控制原理,由硬件和软件两部分组成。硬件部分以AT89C51单片机作为主控核心，与音乐、LED显示、串入并出等模块组成。软件系统由主程序及不同的延时子程序构成。第一章设计思路与原理方框图1.1系统问题的提出随着经济的迅速发展,人们需要进一步地提高生活质量、美化生
6、活环境,利用各种彩灯来装饰美化已成为一种时髦。单片机彩灯(广告灯)控制电路大体上可分两大类：一类是单片机固化程序控制器，这类控制器也称专用彩灯控制器，是把彩灯闪烁变化的程序在制作集成芯片时，就已设计好，并固化在芯片内，用户只需配接适当的电源及外电路，就按块内程序闪烁发光。另一类就是单片机编程控制器，这类控制器的闪光程序，并没有事先设计好，用户要制作这类彩灯控制器，就要根据闪光变化的需要来设计程序，然后，依靠计算机或仿真器的帮助把编好程序烧录到单片机内，用户只要连接好电源与外电路，彩灯便可根据设计的程序闪烁。单片机彩灯控制器根据电路构造的不同又可分为并行输出与矩阵输出两种形式，并行输出的控制器电
7、路中，把所有路(个)的彩灯的正极都经过一个限流电阻接到电源的正极端，所有负极连在一起接地，再从彩灯的正极处引线接到单片机相应IO端口上。这种形式的控制器适宜作流水、跳跃、反向、固定广告语、音乐喷泉、模拟礼花等花样变化的控制，对于单片机来讲，具备多少IO输出端口均可，少则3个端口就可设计出流水状的控制花样。而在矩阵输出形式的彩灯控制器电路中，是把所有路(个)彩灯的正极分别经一限流降压电阻接到电源正极处，而所有负极不是接在一起，而是分别接至单片机的一组IO端口上，然后，再把所有路(个)彩灯的正极又分别接至单片机另一组IO端口上，形式像矩阵。这种形式的控制器，适宜作多花样控制，可以作字符显示屏闪烁花
8、样的控制，不过这种形式的控制器要求单片机需有多组IO输出端口，或需用多个单片并联扩展使用。对于彩灯的控制只是到达很好的视觉效果，假如再伴随背景音乐，将能同时知足视觉和听觉上的完美享受。使用单片机能够驱动蜂鸣器发出声音，还能够控制其发出不同的声调，进而连接起来构成一个曲子。当然，市场上很多中音乐模块或是音乐芯片，能够直接产生各种曲子。但是，这种模块价格比拟贵，电路构造比拟复杂。假如系统中仅需要产生简单的音符或简单的曲子，能够使用单片机配合简单的蜂鸣器而产生需要的音乐效果。1.2几种方案的比拟(1)基于AT89C51单片机的彩灯控制方案本方案以AT89C51单片机作为主控核心，将其串行端口连接一个
9、串入并出的寄存器。通过该外接寄存器能够对输出的信号进行串行与并行的转换，进而实现对由多个彩灯组成的循环彩灯的控制。本方案原理简单,主要是利用单片机的可编程控制原理,由硬件和软件两部分组成。具有体积小、运行可靠、价格低廉等特点，而且随着编程的不同再加上彩灯排列的变化，能够组合成很多种花样变化，实现千变万化的效果。另外通过串行端口输出能够节省输出端口，并能连接更多的彩灯，使显示的图案花样愈加的丰富。(2)基于74LS195的控制方案将74LS195作为彩灯控制器的核心，其功能是实现彩灯图案的多种变换。74LS195本身是一右移移位寄存器，引脚功能是：CR-清零端、LD-置数端、CP-时钟输入端。在
10、CR为高电平(以后记为H)、LD为低电平(以后记为L)、CP为上升沿(十)到来时置数，QOQ1Q2Q3=DOD1D2D3同步置数，预置之后状态翻转在CR为H、LD为H、CP上升沿到来时；74LS195串行输入端J、K为不同取值组合时，QO值不同。将J、K接在一起，J=K，因而J、K只要两种取值00和11：当取值为00时，74LS195在移位的基础上QO置“0，Ql=Q0、Q2=Ql、Q3=Q2；当取值为11时，QO置“1，Ql=Q0、Q2=Ql、Q3=Q2。由74LS195输出端Q0、Ql、Q2、Q3驱动四支发光二极管(彩灯)，由输出电平的高低决定彩灯的亮和暗。(3)VHDL编程彩灯控制电路由
11、于CPLD(复杂可编程逻辑器件)FPGA(现场可编程门阵列)能够重复无数次编程，在电路不做改动的情况下，只需改变程序就能够灵敏地调整彩灯图案和变化方式，给灯光的变化带来很大的方便。在电路中，假如以1代表亮灯，以0代表灭灯，由0，1按不同的规律组合代表不同的灯光图案，同时使其选择不同的频率，进而实现多种图案多种频率的花样功能显示。(4)电脑彩灯的控制电脑主机的并行口LPT原为接打印机而设，共二十五个插孔，其中第二脚至九脚为数据端，十八脚至二十五脚为接地端。我们能够用到二脚至九脚八个数据端子，至于一个接地端，十八脚至二十五脚任意一个。我们通过C语言对电脑接口LPT编程，来实现不同的控制。首先我们得
12、确定LPT的基地址，一般主板上集成的接口LPT基地址为378H，可以以通过BIOS来查看确定。基本原理是:确定基地址后，可用C语言中的Output函数发送一个八位二进制到基地址378H，在接口D0-D7(即二脚至九脚)就有相应的输出，Output是接口输出函数，如发送1l000O000(其十进制为192)，表示为Output(0x378，192)，则在8脚、9脚(D6、D7)输出高电平，而其它数据端则输出低电平。C程序须在TC2.0环境中编译通过，程序在Windows下运行时，按菜单键，可同时运行其他程序。相比之下，基于AT89C51单片机的彩灯控制方案更具有实用性，它体积小，性能好，价格低廉
13、，亮灯形式多，能够随时修改设置。基于74LS195的控制方案最简单,但是花样单一,VHDL编程彩灯控制电路和电脑彩灯的控制方案成本高,在充分考虑到制作成本,易于实现及功能多等方面的前提下，我确定使用第一个方案。1.3系统整体设计模块该系统主要由单片机、LED彩灯显示模块、音乐发声模块三部分组成，总体构造设计如下列图1-1所示。该硬件电路主要解决单片机AT89C51对LED彩灯的控制，使其按一定规律亮灭，进而实现一定的彩灯花样。另外单片机AT89C51还通过三极管的放大电路来驱动蜂鸣器产生需要的音乐效果。这样在彩灯变换的同时能伴随背景音乐，到达音乐彩灯的目的。单片机对LED彩灯和音乐的控制，都要通过软件编程来实现。下面就硬件以及软件实现的单元电路分别进行详细分析。此页面能否是列表页或首页？未找到适宜正文内容。