毕业设计(论文)
题目基于单片机音乐彩灯控制器的设计
系部电子信息工程系专业电子信息工程
姓名学号
指导教师
2016年3月31日
基于单片机的音乐彩灯控制器设计
[摘要]
本设计是一种基于AT89C51单片机音乐控制彩灯的方案，实现单片机演奏音乐，并且对LED彩灯随音符频率的不同而闪烁发光。本方案以AT89C51单片机作为主控核心，通过三极管放大电流使用蜂鸣器播放音乐，利用编程实现亮灯循环模式，在有8个LED彩灯, 根据用户需求可以编写若干种亮灯模式. 例如左右闪烁，隔几个亮灭，蜂鸣器可以根据用户需求改写编程播放各种音乐。本方案具有设计简单、体积小、元器件少、电路结构简单等优点。该设计方案设计及其简单，典型的AT89C51单片机，亮灯模式多，播放各种类型的音乐，具有体积小、价格低、低能耗等优点。在美丽的都市夜晚,彩灯的循环亮灭,播放动人的音乐,衬托出美丽的氛围。
[关键词]AT89C51 LED 彩灯音乐
Music lights controller design based on SCM
[Abstract]
this design is based on the AT89C51 microcontroller music programme control lights, single-chip computer to play music and to note the frequency of the LED lights but without flashing. The programme with AT89C51 microcontroller as the main control core, by transistor amplifier current using a buzzer to play music, using programmed light cycle mode 8 LED lights, can prepare several kinds of lighting patterns according to user needs. For example about Flash, a few on or off, the buzzer can be based on user demand overwrite the programmed play all kinds of music. The programme has a simple design, small size, less components and advantages of simple circuits. The scheme design and simple, typical AT89C51 microcontroller, lighting models, play various types of music, has the advantages of small size, low price and low energy consumption. In the beautiful city of night lights cycle on or off, playing lovely music, bring out the beautiful atmosphere.
[Key words] AT89C51 LED lights music
目录
绪论 (3)
1 音乐彩灯方案设计与选择 (5)
1. 1 设计要求 (5)
1. 2 基本原理 (5)
1. 3 设计电源 (6)
1. 4 频率音符 (6)
2 音乐彩灯设计过程 (7)
2. 1 元器件选取 (7)
2. 2 电路设计 (7)
2. 2. 1 元器件介绍 (7)
2. 2. 2 音乐彩灯构思 (10)
2. 3 软件设计 (13)
2. 3. 1 编程介绍 (13)
2. 3. 2 设计程序 (16)
3 心得体会 (18)
3. 1 课程设计总结 (18)
3. 2 收获与体会 (19)
参考文献 (20)
绪论
单片机诞生于 1971 年，经历了 SCM、 MCU、 SoC 三大阶段，早期的 SCM 单片机都是 8 位或 4位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，此后在 8031 上发展出了 MCS51 系列 MCU 系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了 16 位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。 90 年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着 INTEL i960 系列特别是后来的 ARM 系列的广泛应用， 32 位单片机迅速取代 16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的 8 位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起 80 年代提高了数百倍。目前，高端的 32 位 Soc 单片机主频已经超过 300MHz，性能直追 90 年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至 1 美元，最高端的型号也只有 10 美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows 和 Linux 操作系统。
主要应用:目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： (1)在智能仪器仪表上的应用,单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型
化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪） ;(2)在工业控制中的应用,用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。
(3)在家用电器中的应用,可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子称量设备，五花八门，无所不在。 (4)在计算机网络和通信领域中的应用,现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等;(5)单片机在医用设备领域中的应用,单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
1音乐彩灯方案设计与选择
1.1设计要求
本次课程设计要求设计一个音乐彩灯，其设计要求如下：
（1）用 8 个发光二极管作为显示电路。
（2）播放八月桂花香的音乐。
（3）能够循环的显示灯的亮灭。
1.2 基本原理
通过控制单片机的内部定时器的定时时间来产生不同的脉冲频率，以驱动蜂鸣器发出不同音节的声音，利用延时子程序来控制音调的节拍。
为了编程方便，通常是将简单的音符和相应的节拍转换成为定时常数和延时常数，利用查表法得到定时常数，分别控制定时器产生相应的脉冲频率和脉冲频率的持续时间，当持续时间到时，程序自动查找下一个音符的定时常数
和延时常数，这样就可以听到悦耳动听的歌声。
音调是由不同的频率产生的，而每一个音调都是有一个音符和一个节拍组成，音符决定该音调的高低，节拍决定了该音调是多少拍。因此，一个音调是由两个字节组成的。根据音符字节产生该大小次数的延时，声音输出口取反，就可以得到该音调的高低音。根据设置单位的延时大熊啊，可以控制音乐演唱速度。
因此算法很简单：定义单片机的一个 I/O 端脚为声音输出口，在规定的节拍内，根据音符字节的大小产生延时，将声音输出口不断的至置高置低（即取反），就可以得到该音调。只要选取合适的单位节拍延时，就可以输出动听的音乐。用内部定时器 T0 方式产生简谱中各音符飞对应脉冲频率，同时通过延时常数来控制脉冲频率的持续时间。
为了加强观赏和实用性在上面 P0-P7 脚接了 LED 灯，这样在音乐播放的同时也有灯的闪烁对音符有直观的感觉。
补充说明：为了增加视觉效果，我在此次的设计中采用 2 个 LED 灯串联成一路，总共 8 路 16个 LED 灯接在 P0-P8 脚。以下所提到的 LED1 灯就表示接在 P0 口的两个彩灯，依次类推， LED8就指接在 P7 口的两个彩灯。
1.3 设计电源
AT89C51 单片机需要的电源是 5v 直流电源，我们所用的电是 220v50 赫兹，这要需要交流电源 220v 转换 5v 直流电源，利用变压器的原理 220v 进行降压，单片机控制系统以及外围芯片供电采用 7805 系列三端稳压器件，通过全波整流，然后进行滤波，然后进行滤波稳压，使用电容滤去交流，电路如图 1.1 所示。
1.4 频率音符
单片机的震荡频率为 12MHz，乐曲的音符、频率及定时常数三者的对应关系如表 1.1 所示
2 音乐彩灯设计过程
2.1 元器件选取
单片机 AT89C51;三极管 8050,电阻 1k,10k;电容 33pf 1uf;变压器;整流桥;7805;发光二极管; 蜂鸣器;晶体振荡器 12MHz.
2.2 电路设计
2.2.1 元器件介绍
7805 介绍
H7805 系列为 3 端正稳压电路， TO-220 封装，能提供很多种固定的输出电压，应用范围广。内涵过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达 1A.。虽然是固定稳压电路，但是用外接元件，可获得不同的电压和电流。
主要特点：输出电流可达 1A
输出电压有 5V 过热保护
短路保护
单片机介绍
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、 A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了 I/O 设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
AT89C51 单片机是美国 ATMEI 公司生产的低电、高性能 CMOS 8 位单片机，具有丰富的内部资源： 4kB 闪存、 128BRAM、 32 根 I／ O 口线、 2 个16 位定时／计数器、 5 个向量阴级中断结构、 2个全 I 双工的串行、具有4.25～5.50V 的电压工作范同和 0～24MHz 工作频率，使用 AT89C51 单片机时无须外扩存储器。
AT89C2051 芯片的 20 个引脚功能为：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P0 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须接上拉电阻。
P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为低八位地址接收。
P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能存储器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断 0）
P3.3 /INT1（外部中断 1）
P3.4 T0（记时器 0 外部输入）
P3.5 T1（记时器 1 外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在 FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出
振荡器特性: XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石英振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
2.2.2 音乐彩灯构思
方案框图如下图所示
P0 是一个 OC 结构，也就是是相当与一个 NPN 的三极管， C 极没有接任何东西， E 极接地， B极接在一个数字电路的输出口上。所以没有接上拉电阻的时候，相当于 CE 没有任何电压，那么不管 BE 的电压是多少，三极管都不会导通和工作。接了上拉电阻后，也就是 C 极接了一个 10K 的电阻到 5V，那么当 BE 的电压是 0 的时候，三极管截止，电阻没有导通， C 极的电压等于 5V,当 BE的电压为 0.7V 时，三极管饱和导通， CE 的压降接近为 0，电阻的电压会有 5V,P0 的高电平是靠外部上拉形成的， P0 的低电平是靠内部下拉形成的，执行 MOV P0,#00H 后，即使有上拉电阻也会变成低电平。
如果 P0 口加了上拉电阻,P0 的逻辑 1 是高阻态，高阻态相当于 P0 与外
部引脚断开了，引脚由于上拉效果变成上拉电源的高电平。执行程序 MOV P0,#00H，由于 P0 的逻辑 0 是低电平，所以 P0变为低电平，由于电阻隔离上拉电源， P0 口的引脚也是低电平。
从下面的电路原理图中可以看出，如果要让接在 P0 口的 LED1 亮起来，那么只要把 P1.0 的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在 P1． 0 口的 LED1 熄灭，就要把 P1.0 口的电平变为高电平；同理，接 P1． 1～P1． 7 口的其他 7 路 LED 的点亮和熄灭的方法同 LED1。因此，实现流水灯功能，我们只要将发光二极管 LED1～LED8 依次点亮、熄灭， 8 路 LED 灯便会一亮一暗的做流水灯了。在此，我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了,P2^7 输出的电流很小， P2^7 接了一个三极管，放大电流以使蜂鸣器能够正常的工作,播放出八月桂花香的音乐.
2.3 软件设计
2.3.1 编程介绍
单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到音乐流水灯现象，我们还需要告诉单片机怎么来进行工作，即编写 c 语言控制单片机管脚（P0、 P2 口）电平的高低变化，实现蜂鸣器的播放八月桂花香的音乐，来实现发光二极管的一亮一灭。软件编程是单片机应用系统中的一个重要的组成部分，是单片机学习的重点和难点。下面以最简单的彩灯控制蜂鸣器播放，也可实现 8 路 LED 灯的循环点亮，来介绍实现流水灯控制的几种软件编程方法。
(1) 作为单片机的指令的执行的时间是很短，数量大微秒级，因此，我们要求的闪烁时间间隔为 0.2秒，相对于微秒来说，相差太大，所以我们在
执行某一指令时，插入延时程序，来达到我们的要求，但这样的延时程序是如何设计呢?如何设置延时子程序，可以不断的修改 i 的数值，就可以得到延时多少的时间，使的眼睛能够看到彩灯的亮灭。 void delay (uchar n) /延时子程序
{
uchar i;/定义 i 为整数
while(n--)/ n 不断减 1 直到 n 减小为零才停止
for (i=0;i<125;i++);/ i 从零不断加 1 直到 i 变成 124 停止
} 时候或 uchar 就可以当无符号型字符变量使用了
typedef unsigned char Uchar;
typedef unsigned char uchar;
（2）
while(1)
{ temp=0xfe;
P1=temp;
delay();
for(i=1;i<8;i++)
{ a=temp<>(8-i);
P1=a|b; 其中 b=temp>>(8-i);
P1=a|b;
可以让一盏灯一直从左边移到右边
我们用当 i=1 的时候来分析 temp=0xfe=（1111 1110）
执行a=temp< 如果这样的话最右边的那盏灯也会亮。就达不到只开一盏灯的目的 所以还要执行 执行 a=temp>>7； b=0000 0001 p1=a|b； P1=1111 1101; 所以 p1 就丛 1111 1110 变化成了 1111 1101 这样等就左移了一位。 （3）如何控制灯的亮灭还有播放不同的音乐，只要找到音乐代码，需修改下面数组就可以用. Uchar code array[]= { 0x18,0x30,0x1c,0x10,0x20,0x40,0x1c,0x10, 0x18,0x10,0x20,0x10,0x1c,0x10,0x18,0x40, 0x1c,0x20,0x20,0x20,0x1c,0x20,0x18,0x20, 0x20,0x80,0xff,0x20,0x30,0x1c,0x10,0x18, 0x20,0x15,0x20,0x1c,0x20,0x20,0x20,0x26, 0x40,0x20,0x20,0x2b,0x20,0x26,0x20,0x20, 0x20,0x30,0x80,0xff,0x20,0x20,0x1c,0x10, 0x18,0x10,0x20,0x20,0x26,0x20,0x2b,0x20, 0x15,0x40,0x13,0x40,0x18,0x80,0x00,0x00, }; (4)算法程序设计内容。 每次送出的数据是不同，具体的数据如下表 1 所示： 表 2.2 管脚控制关系表 (5)流程图 2.3.2 设计程序 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit sound=P2^7; uint counter=0; uchar code array[]= { 0x18,0x30,0x1c,0x10,0x20,0x40,0x1c,0x10, 0x18,0x10,0x20,0x10,0x1c,0x10,0x18,0x40, 0x1c,0x20,0x20,0x20,0x1c,0x20,0x18,0x20, 0x20,0x80,0xff,0x20,0x30,0x1c,0x10,0x18, 0x20,0x15,0x20,0x1c,0x20,0x20,0x20,0x26, 0x40,0x20,0x20,0x2b,0x20,0x26,0x20,0x20, 0x20,0x30,0x80,0xff,0x20,0x20,0x1c,0x10, 0x18,0x10,0x20,0x20,0x26,0x20,0x2b,0x20, 0x15,0x40,0x13,0x40,0x18,0x80,0x00,0x00, }; void init_com()/ 设置定时器 { TMOD=0x01; TH0=0xff; TL0=0xff; EA=1; ET0=1; } void timer0(void) interrupt 1 using 3 / 设置中断 3 { counter=counter+1;/不断加 1 TH0=0xd8; TL0=0xef; } void delay(uchar n) /延时子程序 { uchar i; while(n--) for (i=0;i<125;i++); } void sound_delay(uchar n)/声音延时子程序 { uchar i; while (n--) { for (i=0;i<2;i++); } } void main() { uint i; uchar sound_signal; /引入子程序uchar sound_pace; /引入子程序init_com();/引入子程序 while (1) { i=0; while(array[i]!=0x00) { if (array[i]==0xff) { TR0=0; i++; delay(100); continue; } sound_signal=array[i]; P0=array[i]; i=i+1; sound_pace=array[i]; TR0=1; while(counter!=sound_pace) { sound=~sound;不断的取反 sound_delay(sound_signal);/音乐的时间的延时 } i++; counter=0; } delay(10); } } 3 心得体会 3.1 课程设计总结 这次课程设计中，主要困难就是对 PROTUES 软件和 Keil4 编程软件的陌生，通过认真学习和积极向同学请教。我自己才对其渐渐熟悉与初步掌握，对本次课程设计的方案进行编程。通过此次的课程设计，我加深了对单片机以及C 语言的认识和理解，使各部分的知识得到了进一步的巩固。在编程的过程中遇到很多问题，例如 for/while/if等语句的不熟练应用导致许多次仿真效果不尽人意。通过上网的查找和翻阅图书，一步步地解决了问题。在初次仿真时我还遇到到彩灯亮灭与音乐声响不同步的问题，通过认真检查发现这是音乐程序与彩灯程序在时间上衔接不正确所致，后来通过我认真改进，才得到现在的 基于89c51单片机控制的LED音乐彩灯控制器的设计 随着人们对房屋的装饰需要彩灯，在许多城市可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的 灯光色彩，便宜的造价以及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础物已经成为一种时尚。但目前市场上各种各样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现， 电路结构复杂、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性…… 本方案提出一种基于8951 单片机的彩灯控制方案，实现对LED 彩灯的控制。本方案以8951单片机作为主控核心，在主控模块上设有3个按键和8个LED显示灯，根据需要可以 编写若干种亮灯模式，利用其部定时器TO实现一个基本单位时间为1ms的定时中断，根据 各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。与普通LED彩灯相比，具有体积小、价格低、功耗低等优点。 2 系统功能 LED彩灯用软件控制硬件的方式来控制彩灯闪烁，即彩灯控制器和管LED模块。彩灯采 用8951提供+ 5V电压工作，经过电源变换，输出直流工作电压，一方面为管LED模块提供 + 5V工作电源，另一方面为主控模块单片机系统彩灯控制器提供5V工作电源。整个系统工 作由软件程序控制运行，根据需要用户可以在LED彩灯工作时通过主控模块上的按键来设定亮灯时间和灯光闪动频率。 上电后系统经过初始化，查询是否有功能切换键按下：有，则进入设定模式状态；无，则进入默认工作状态。在设定模式状态下，可以根据个人爱好及不同场合的需要来指定调用哪种模式，并且可以改变每种模式的时间T1、频率F1参数，在工作状态下，LED彩灯控制器按照程序设定好的若干亮灯花样模式程序顺序调用往下走，开始工作，依次8个等亮完为 一个亮灯周期，然后再回主循环继续工作，同样如果想进入其它设定模式状态，只需按下功能切换键即可。整个3 种亮灯模式时间可以看作一个大周期T, 对于每一个模式编写一个独立工作子程序，其中设定了从左到右点亮LED,从右到左点亮LED,还有自己定义的LED点 亮方式。 因此在LED彩灯上电工作后，可以方便地通过主控模块上的显示器指定LED彩灯当前 工作模块，工作时间Ti ，频率Fi 等实时参数。若实际应用需要根据不同场合和时间来改变彩灯闪亮效果，可以通过主控模块上的按键来设定LED不同的闪烁频率Fi和亮灯时间Ti , 以便符合实际需要。此外如果对某一种模式感兴趣需要仔细观看该种亮灯模式, 可以让程序 循环。 硬件设计 LED彩灯系统包括，即LED彩灯控制器（8951主控模块），LED彩灯在8951外部接一个震荡时钟频率。用8951的控制器，具有按键、显示等功能，并利用8951的P0 口的8个输 出端上面焊有8个LED彩灯，使用彩灯在软件的控制下工作。 主控模块电路设计 主控模块电路如图1所示。主控模块主要设计器件有89C51, 8个LED显示器，3个开 关按键，1个稳压器（5V电压），1个外部晶振振荡器信号输出驱动，4个电阻。通过软件设 计，使单片机P0 口作为三色LED驱动信号输出口及移位时钟CLOCK!号，8951的P0为LED 的输出口。 软件设计 LED彩灯控制器最大特点在于所有亮灯模式均由软件控制完成。系统中软件可以分为主 程序和中断服务子程序。上电后在按键控制灯的闪烁方式, 通过软件来控制循环, 以一个单位实际1ms的TO定时为中断服务子程序。在这个1ms的TO定时基础上，可以根据需要来确定各种模式工作时间Ti，以及确定在各种亮灯点亮和熄灭各种状态LED灯等。整个系统软 件由程序、各种模式子程序、1ms中断服务子程序、调用循环程序组成。利用TO定时器作 单片机实现对音乐流水灯的控制 摘要：自上世纪70年代以来，单片机作为一种集成电路芯片，其发展越来越完善，性能越来越优越，而且单片机的应用不断深入国民经济和人们生活的各个领域，给人们的生活带来了极大方便，满足了人们越来越高的生活需求。本文就是研究单片机在娱乐场所的应用，通过感应音乐声音的强度去控制流水灯流动的节奏。这一研究对改善娱乐场所的活跃气氛有较大的意义。该电路分3个部分，即数据采集部分，单片机处理部分，驱动电路部分。 关键词：数据采集;数据处理;流水灯;单片机;控制 The single a computer realizes to the control of the music flowing running water light Abstract：Since the 70's of last century, the single a machine is used as a kind of integrated circuit an each realm for, its development more and more perfectly, function more coming roughly superiorly, and single an application of machine continuously going deep into national economy with people living, the life for people brought biggest convenient, satisfied the more and more high life in people need. This text be strength that research that rhythm the single a machine is amusing the amenity applied, pass to respond the music voice to control the flowing water light flow. This a research to improve amusement amenity active atmosphere contain bigger meaning. That electric circuit divides 3 parts, namely the data collects part, the single a machine handles part, color light control part. Key word：data collecting system;data handle;flowing water light;single computer;control 1 引言 声音传感器输出的是声音模拟信号，信号电压的大小反映声音的强弱，整个设计的思想就是用这个信号去控制流水灯的闪烁。由于输入信号是模拟信号，而单片机所能处理的是只能是数字信号，所以这里要用到一个A/D转换器，去将模拟信号转换为数字信号，本文中采用的是8位高速A/D转换器TLC5510。8位数字信号输入单片机AT89C51后按大小被程序分为4组，分别控制输出4个不同的延时去控制流水的流动速度。 2 电路功能原理 图1 电路功能原理图 本文所要实现的是将娱乐场所的流水彩灯去适应音乐声强的大小，即根据声音的大小改变流水灯的流水快慢，节奏。要实现这一功能需要一些硬件。图1是其功能原理图。首先，要将声音信号转换成为电信号，这里需要一个声音传感器。从传感器出来是一个模拟信号，而信号最终要通过单片机系统去处理，一般单片机只能识别数字信号，所以信号处理前必须将模拟信号转换为数字信号。这里需要一个A/D转换器。数据经过单片机的处理，去控制16支灯，如果直接用引脚控制的话需要16根数据线，而输出数据是八位的数字信号，这里造成数据线的不足。为了解决这一问题，还引入了可编程并行接 音乐彩灯控制电路 1、申请题目：音乐彩灯控制电路 采用4×4矩阵式键盘作为电子琴按键输入，用FPGA设计一个既可以区分不同音高和音阶进行乐曲的弹奏，又可以自动播放乐曲的音乐电路。同时，在播放音乐的同时，点阵板上的彩灯会随着不同的音乐、不同的音阶、音调而出先不同的花型变化。按键音符可以通过数码管显示出来。 2、项目规划： 音乐演奏电路，既有通过键盘自由弹奏，又可以播放内存乐曲（播放的乐曲由设计者自由编辑，以简谱二进制码方式存放在ROM的数据文件中）。 彩灯显示电路，在音乐播放的同时，根据音乐节拍的不同，16路彩灯进行各种花型的变化，彩灯的亮灭有多种不同的模式，可以根据八个拨码开关来进行设计，进行自由组合搭配。不同的音乐对应不同的彩灯模式，每种模式执行16拍后依次循环改变，当音乐停止时，彩灯的变化也停止。 设置启动、停止控制键，可以结束音乐的播放和彩灯变化。 设置选择音乐播放键，共存储了3首音乐，可以通过选择键进行选择播放具体不同的音乐。 设置了彩灯变化选择按钮，有普通彩灯和动感彩灯两种方式进行选择，可以通过按键进行选择。 设计采用音乐引入控制彩灯变化方式。用4×4矩阵式键盘作为按键输入，16×16的LED 点阵板作为彩灯输出。可以通过按键选择弹奏乐曲和播放乐曲两种模式。点阵板上彩灯的变化随着乐曲的不同而进行不同的变化。在播放过程中可以按键进行系统的停止和启动运行。同时也可以通过扬声器将音乐播放出来。 3、实现方案： 问题1：乐曲的发声原理 组成乐曲的2个基本要素是每个音符的发声频率值和它持续的时间，可以利用程序控制FPGA某个引脚输出一定频率的矩形波，便可以得到某个音符的音调，也可以再接上扬声器之后，就能发出相应频率的声音。同时，若能控制每个音符的持续时间，也就控制了乐曲的节奏，因此只需要控制输出到引脚的信号频率的高低以及每个信号持续的时间长短，即可实现乐曲的产生。 问题2：音符的获得方法和乐曲节奏的控制 所有不同的频率信号都可以从同一个系统基准频率分频而来，可以通过预置不同频率的音符信号，通过系统基准频率值计算得到分频系数，提供给之后的节奏使用。每个音符持续的时间是乐曲能连续播放的另一个要素。设全音符的持续时间为1s，则2分音符的持续时间为0.5s，4分音符的持续时间为0.25s。如果采用1MHz的频率作为系统基准频率，则 1. 引言 音乐彩灯控制器是用音乐信号控制多组颜色的灯泡,利用其亮度变化来反映音乐信号，一种将听信号转化为视信号的装置。该控制器具有渲染气氛的作用,增强人们欣赏能力。 2 设计任务与要求： 2.1任务： 1. 设计一种组合式彩灯控制电路，该电路由不同控制方法的彩灯所组成， 采用不同颜色的发光二极管作课题。 2.第一路为音乐节奏控制彩灯，按音乐节拍变换彩灯花样。 3.第二按音律的强弱（信号幅度大小）控制彩灯。强音时，灯的亮度加大， 且被点亮的数目增多。 4.第三路按音调高低（信号频率高低）控制彩灯。低音时，某一部分灯点 亮；高音时，另一部分点亮。 2.2要求： 1、综合运用电子技术课程中所学的理论知识完成课程设计。 2、通过查阅手册和文献资料，提高独立分析和解决实际问题的能力。 3、熟悉常用电子器件的类型和特征，并掌握合理选用的原则。 4、学会电子电路的安装与调试技能。 5、进一步熟悉电子仪器的正确使用。 3 设计思路： 根据课题要求，可将控制器分为三部分来实现： （1）由于音乐的节奏是具有一定时间间隔的节拍脉冲信号。因此，可采用计数、译码驱动电路构成节拍脉冲信号发生器，使相应的彩灯按节奏点亮和熄灭。（2）将声音信号变成电信号，经过放大、整流滤波，来点亮彩灯，以实现声音信号强弱的控制。 （3）采用高、低通有源滤波电路来实现高、低音对彩灯的控制。 4 设计原理： 如图2.1所示，控制器包括声、电转换和放大电路、时钟脉冲发生器、记数电路和控制电路等。它控制四路彩灯伴随乐曲而闪烁发光。 拾音话筒控制MIC将乐曲声响转变为电信号，经VT1~VT4加至四路模拟开关IC3（CD4066）。555和RP1、R1、R2、D1、C1等组成无稳态多谐振荡器 t(通)=0.693（RP1+R1）C1 t（放）=0.693R2C1 T=0.693（RP1+R1+R2）C1 图示参数的振荡周期T在0.5~5秒范围内变化。555的3脚输出加至IC2作为CP脉冲.IC2采用CMOS型十进制计数器/脉冲分配器CD4017，在时钟CP作用下，Q0（3脚），Q1（2脚），Q2（4脚），Q3（7脚），Q4（10脚）相继出现高电平脉冲，而Q4加至复位端R（15脚），使电路成为一个环形计数电路。Q0~Q3的初期依次将CD4066四模拟开关选通，使乐曲信号依次加至VT5，VT6，VT7，VT8，并依次导通，SCR1~SCR4依次触发导通，彩灯插座依次有电，彩灯顺序点亮，随着悠扬的音乐，彩灯闪烁生辉。 图2.1 音乐彩灯控制电路 摘要 本设计是一种基于AT89C51单片机音乐控制彩灯的方案，实现单片机演奏音乐，并且对LED彩灯随音符频率的不同而闪烁发光。本方案以AT89C51单片机作为主控核心，利用三极管和蜂鸣器，通过三极管放大电流使用蜂鸣器播放音乐，利用编程实现亮灯循环模式，在有8个LED彩灯,根据用户需求可以编写若干种亮灯模式.例如左右闪烁，隔几个亮灭，蜂鸣器可以根据用户需求改写编程播放各种音乐。本方案具有设计简单、体积小、元器件少、电路结构简单等优点。该设计方案设计及其简单，典型的89c51单片机，亮灯模式多，播放各种类型的音乐，具有体积小、价格低、低能耗等优点。在美丽的都市夜晚，彩灯的循环亮灭，播放动人的音乐，衬托出美丽的氛围，音乐彩灯具有更广阔的发展天地。 关键字：AT89C51 LED彩灯音乐 Abstract This design is a musical based on AT89C51 microcontroller control program Lantern，realize MCU playing music，And the LED lights on the frequency of different notes with the light flashing。The program for AT89C51 microcontroller as the control center, use of transistor and buzzer, the current through the transistor amplification using the buzzer to play music,Using programming lighting cycle mode, with 8 LED Lantern, according to user needs to write some kind of switch-mode. For example, flashing around, every few light off, the buzzer can be adapted according to user requirements play a variety of music programming . The program is simple in design, small size, less components, and simple circuit structure. The design and simple design, the typical 89c51 microcontroller, a switch-mode and more, playing all types of music, has a small size, low price and low power consumption and so on. In the beautiful city at night, lanterns light off cycle, play beautiful music, brings out the beautiful atmosphere，music Carnival with the development of a broader world. 摘要 电力电子技术产业作为当代高新技术尤其是信息技术产业与传统产业的接口，在国民经济中扮演着越来越重要的角色。此设计论述了彩灯的总体控制，彩灯将会随着音乐的节奏闪亮，大大的改善了人们的娱乐环境，人们将在音乐和灯光当中消除工作一天的疲惫，并且彩灯的控制不需要人为的操作控制，将会完全自动的运行，使人们感受到了娱乐场所的智能化，人性化。此设计采用了平时常用的集成电路，包括时钟电路、阶梯波电路、滤波器等等，将会很清晰的呈现出它的工作原理，它是电子技术的实例应用。关键词：电子技术音乐彩灯集成电路。II Abstract As the joint between the present hi-Tech industry especially the informationtechnology industry and tradition industry, power electronics industry has been playing amore and more important role in the country economy. Although this industry in Chinahas made some progress through developing more than 30 years, compared with thedeveloped countries the gap is still quite big. This industry can"t meet the demands of thecountry economy development in china. Constituting a series of systemic and scientificdeveloping strategy to speed this industry is the purpose of this paper. The importanteffects of this industry on country economy are discussed, the shaping and developingcondition of this industry is analyzed, and the advantages and disadvantages of thisindustry in China are pointed in this paper. On the basis of referring the advancedexperience of developed countries. keyword: electronic technique music illumination unicircuit 用单片机控制的LED流水灯 设计报告 专业： 电子信息工程（自动化方向）班级：09级 姓名： 1.引言 当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，本文用AT89C51单片机自制了一款简易的流水灯，重点介绍了其软件编程方法。 2.硬件组成 按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有 4."25～ 5."50V的电压工作范围和0～24MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。 其具体硬件组成如图1所示。 图1流水灯硬件原理图 从原理图中可以看出，如果要让接在P 1."0口的LED1亮起来，那么只要把P 1."0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在P 1."0口的LED1熄灭，就要把P 1."0口的电平变为高电平；同理，接在P 1."1～P 1."7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED 1。"因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了。 3.软件编程 单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到流水灯循环点亮的现象，我们还需要告诉单片机怎么来进行工作，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的一亮一灭。软件编程是单片机应用系统中的一个重要的组成部分，是单片机学习的重点和难点。下面我们以最简单的流水灯控制功能即实现8个LED灯的循环点亮，来介绍实现流水灯控制的几种软件编程方法。 3.1位控法 这是一种比较笨但又最易理解的方法，采用顺序程序结构，用位指令控制P1口的每一个位输出高低电平，从而来控制相应LED灯的亮灭。程序如下： ORG00H；单片机上电后从00H地址执行 AJMPSTART；跳转到主程序存放地址处 基于AT89C51单片机的带彩灯外观音乐盒设计 基于AT89C51单片机的带彩灯外观音乐盒设计 摘要 随着人类社会的发展，人们对视觉、听觉方面的享受提出了越来越高的要求。小小的音乐盒可以给人们带来美好的回忆，提高人们的精神文化享受。传统音乐盒多是机械型的，体积笨重，发音单调，不能实现批量生产。本文设计的音乐盒是以AT89C51单片机为核心元件的电子式音乐盒，体积小，重量轻，能演奏音乐，功能多，外观效果多彩，配有彩灯,使用方便，本音乐盒有三个按键，key1控制彩灯，key2控制音乐，key3为总开关，可同时关闭音乐与彩灯。具有一定的商业价值。 关键字：AT89C51；音乐盒；按键；彩灯 Abstract Along with the development of human society, people of vision, hearing things put forward higher request. Small music box can bring good memories and improve people's spiritual culture. Traditional music box is heavy mechanical type, size, pronunciation and drab, cannot achieve batch production. Music box designed in this paper based on AT89C51 microcontroller as the core element of electronic music box, small size, light weight, can play music, multi-function, appearance and colorful, with a lantern,easy to use. The music box with three buttons , The key1 control Lantern, key2 control music, key3 total switch can turn off the music and lanterns. Have some commercial value. Keywords: AT89C51, music boxes, buttons, Lantern 课程设计说明书题目:音乐彩灯控制器 院（部）：理学院 专业班级：应用物理14-1 学号： 2014305070 学生姓名：王伟洲 指导教师：李学超 安徽理工大学课程设计（论文）任务书理学院（部）物理系 前言 随着现在社会的发展，人们生活水平的提高，人们对娱乐环境的要求越来越高，娱乐环境中的灯光控制，成了一个重要的部分。为此，特意设计了关于音乐彩灯的控制。本设计要求将输入音乐信号分为高,中,低三个频段,并且分别控制三种颜色的彩灯.每组彩灯的亮度随各自输入音乐信号大小分为八个等级.输入信号最大时,彩灯最亮.当输入信号的幅度小于10mv时,要求彩灯全亮。 第一部分:实验原理部分 (一).设计框图及电路系统概述 设计框图： 电路系统概述： 1．声音信号要分为三个频段，所以第一步要通过滤波器进行滤波，将音频信号按要求分为三个频段。 2．经过放大器把毫伏级的声音信号放大为与比较信号可比的信号。由于直流信号才可比较，所以在进入比较器前先进行整流。 3．同步脉冲通过简易的数模转换产生阶梯波，放大后的信号与其比较产生高低电平，再和同步脉冲相与产生个数不同的脉冲去触发三极管，由触发脉冲的个数决定彩灯的亮度。 4．如果音乐信号小于10mV，用比较器产生高电平使或门的输出总为高电平，产生的高电平与1HZ的脉冲信号进行与，从而使灯亮暗闪烁。 (二).实验电路结构与分块电路原理 由本实验设计要求可将试验电路基本分为七个组成部分,即 1．电压转换部分 2．语音信号的输入部分 3．基本信号的放大部分 4，滤波选频部分（核心） 5．幅度控制部分 6 .输出显示部分 7．10毫伏比较扩展部分 第三部分:各单元电路的设计方案及原理说明 下面分别从以上几个分块电路说明该彩灯控制器的设计原理与过程. 1.电源电路： 由于实验给出电源为220V交流电，而实验所需芯片的工作电压大致在5－12V，故需要首先设计一个电压转换部分，将220V的交流电转换成5V，12V，相当于一个直流稳压源，以供数字和模拟芯片正常工作。其转换电路如下所示： 内江师范学院毕业论文 开题报告 论文题目：基于单片机音乐彩灯控制器的设计 学生姓名XX指导教师 XXX 二级学院工程学院专业名称电子信息工程班级09级2班学号 XXXX XXX年9 月9 日 毕业论文（设计）开题报告 论文题目基于单片机的音乐彩灯控制器的设计 一、选题的背景与意义（本研究的现状综述、理论价值与实际意义） 音乐彩灯是一种被普遍用于娱乐、酒店、饭店酒吧的一种电路装置，我们能在很多场合看到音乐彩灯的应用。 背景：在当今这个社会，音乐彩灯的发展非常广泛，各种娱乐场所，酒店，广场等都采用了彩灯烘托环境的美好。而音乐彩灯能在音乐的节奏下闪耀，更能给客人以全新的感觉。随着电子技术的发展，音乐彩灯有很高的发展前景。 意义：1、相比传统的中小规模集成电路和计算机控制，采用单片机来设计彩灯控制器具有体积小、功耗低、可靠性高、调节灵活等优点。 2、基于单片机的音乐彩灯的控制器有较强的抗干扰能力、低污染、低环境影响、不影响人体且适应性广等优点。对本课题的研究与设计，还能进一步提高自己的电路设计水平，深入对单片机的理解和应用； 二、研究的主要内容和预期目标（研究的框架，要求列到一级提纲） 研究的主要内容： 音乐彩灯控制器主要要求将音乐分成四个不同的频段，将彩灯分为四组，各组彩灯颜色不同，每组彩灯包含两个颜色相同的彩灯。彩灯和音乐的同步控制，用软硬件结合的方法来实现。设计采用AT89S52单片机作为主控芯片，通过3个按键进行数据的输入，编程控制单片机进行音乐播放和彩灯闪烁，并通过小喇叭输出声音，通过LED彩灯和12864液晶屏输出显示。通过软件来控制音乐频率以及发光二级管该亮哪组，亮几盏。在控制彩灯的同时去控制扬声，这样能较好的达到音乐与彩灯的同步控制。 研究的框架： 1 系统的总体设计 2 系统的硬件设计 3 系统的软件设计 4 实验调试 5 设计心得 6 参考文献 7 致谢 音乐节奏彩灯控制器设计 本设计彩灯伴随音乐的节奏、大小、音调而变化的彩灯控制器。使彩灯在艺术上有了很大的提高，本文的主要内容有以下几点： 1、设计音乐信号放大电路。 2、555时基电路构成单稳态实现音乐大小控制彩灯。 3、555时基电路构成多谐电路实现音乐节奏控制彩灯。 4、设计滤波电路，实现音乐的音调控制彩灯。 第1章绪论 随着科学的发展，人们生活水平的提高，人们不满足于吃饱穿暖，而要有更高的精神享受。不论是思想，还是视觉，人们都在追求更高的美。特别使在视觉方面，人们不满足于一种光，彩灯的诞生让人们是视觉对美有了更深的认识。但现在市面上的音乐彩灯只是按照一定的方式闪烁，让人们感觉到十分的粗糙无味，更没有声音那样用震撼力，音乐彩灯的出现让我们既有了听觉上的享受，更有了精神上的享受。但现在市面上的音乐彩灯只是按照音乐的一种方式闪烁，和音乐没多大关系，根本不能称为音乐彩灯。 本设计是一个音乐彩灯控制器，使其实用于家庭、商场、橱窗、舞厅、咖啡厅、公共广场等场所的摆设、装饰、广告、环境净化与美化，本电路的最大优点是可以实现音乐以三种方式控制彩灯的闪亮。实现了音乐大小、节奏、音调的控制。 设计任务与要求 （1）设计一个音乐声响与彩灯灯光相互组合的彩灯控制电路。 （2）有三路不同控制方法的彩灯，用不同颜色的LED表示。 （3）第一路为音乐节奏控制彩灯，按音乐节拍变换彩灯花样。 （4）第二路按音乐大小（信号幅度大小）控制彩灯，音量大时，彩灯亮度加大，反之亦然。 （5）第三路按因调高低（信号频率高低）控制彩。 第2章音乐大小控制彩灯 2.1系统设计思路 音频在电信号中表现为多个正弦波叠加而形成。音乐的大小就表现为是演唱者的声音的强弱起伏，它在音频信号中表现为正弦波的波峰和波谷，所以在他达到波峰时说明他的音量大。在波谷是音量就小，所就需要一个触发电路使他在音量大的时候就彩灯发光，音量小的时候灯灭。综合考虑：选择了NE555够成的单稳态电路，由于单稳态电路是低电平触发所以还需要一个反相放大器。 音乐的节奏往往是由乐队的鼓点来体现，实质上是具有一定时间间隔的脉冲信号。根据设计要求，彩灯要随着节奏闪亮，需要一个触发电路来检测脉冲信号并产生计数脉冲。根据要求选择了NE555构成的无稳态触发器，由于触发器的触发电压比音频信号的高就还需要一个放大电路，有触发信号后就还需要计数器和译码器来使彩灯闪亮。 音调主要由声音的频率决定，同时也与声音强度有关。对一定强度的纯音，音调随频率的升降而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随声强增加而下降，高频纯音的音调却随强度增加而上升，所以应用滤波器滤出高频、低频。以方便驱动彩灯发光。 图2-1 总体框图 信号源经放大器放大后输出分别送往：（1）单稳态触发器，输出脉冲信号通过驱动电路来驱使彩灯发光；（2）多谐振荡器脉冲输出到计数器，计数脉冲通过计数和译码驱使彩灯发光；（3）送往高低通电路，取出所需要频段信号后驱动彩 湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料 本科毕业设计（论文）开题报告 31 题目：基于单片机的音乐喷泉设计 1.1单片机应用于控制系统的研究背景 早期时候，人们通过继电器来实现对系统的控制，成而形成了对系统的控制。在单片机出现后，单片机应用于小型或者是中小型控制系统已经成为了主流，随着科学技术和科学理论的不断创新和发展，单片机的控制理论不断成熟。单片机的发展能也逐渐朝着高集成、高速度、低功耗、低价格、大存储容量和强I/O 功能等方向发展。随着计算机档次的不断提高，功能的不断完善，单片机已越来越广泛地应用在各种领域的控制、自动化、智能化等方面。其中单片机也应用到了美化环境系统中，比如说彩灯显示，喷泉。 本次毕业设计我将以8位单片机AT89C51为主机，以及各先关的元器件，来完成对音乐喷泉控制系统设计。 1.2研究意义： 音乐喷泉是近几年来出现的喷泉水景与音乐欣赏相结合的产物，它的出现改变了喷泉艺术单调不变的局面。在音乐的伴随下喷泉的高度、灯光的色彩以及喷泉造型等随着音乐变化而变化，忽而气势磅礴，犹如万马齐奔，忽而悠然舒缓，犹如春风抚过杨柳，使观众陶醉于音乐与水型的完美结合中。目前，音乐喷泉出现了各种表现形式，比如大型广场喷泉、激光喷泉、水幕电影、超高喷泉、人工瀑布等。由于音乐喷泉作为一种独特的人工景观，具有很大的观赏价值，国内各大城市或在广场或在公园都有它的身影。可以说，音乐喷泉己经成为一种娱乐产业，具有很高的经济效益和社会效益。为了适应喷泉工程建设的需要，国内出现了众多的喷泉设备厂和喷泉设计专业公司。音乐喷泉作为一种独特的人工景观，获得了广大人民的喜爱，不仅使得人们在视觉上得到了享受，而且在音乐背景下，能够激励我们的心智。目前音乐喷泉已经成为一种娱乐产业，具有很高的经济效益和社会效益，研究和设计高水平的音乐喷泉控制技术是非常重要的 1.3音乐喷泉国内外发展形势 音乐喷泉是现代科技与艺术的综合，音乐喷泉将喷水图形、彩色灯光及音乐旋律构成一个有机的整体，随着乐曲旋律和节奏的变化，各种不同的喷水花形相应的配合变换，在五彩绚丽的变幻灯光照耀下，构成一幅幅奇妙无比的景观、令人赏心悦目，叹为观止，在视听上获得极大的享受。音乐喷泉的起源于1930年， 摘要 本设计彩灯伴随音乐的节奏、大小、音调而变化的彩灯控制器。使彩灯在艺术上有了很大的提高，本文的主要内容有以下几点： 1、设计音乐信号放大电路。 2、555时基电路构成单稳态实现音乐大小控制彩灯。 3、555时基电路构成多谐电路实现音乐节奏控制彩灯。 4、设计滤波电路，实现音乐的音调控制彩灯。 关键字：555 时基电路、音乐大小、节奏、音调。 目录 第一章绪论 (1) 第二章音乐大小控制彩灯 (2) 2.1系统设计思路 (2) 2.2 音乐大小控制彩灯的工作原理 (3) 2.3音乐大小控制彩灯的电路设计 (3) 2.3.1 电源电路设计 (3) 2.3.3 放大电路设计 (4) 2.3.2 音乐大小控制彩灯的电路图的设计实现 (6) 第三章音乐节奏控制彩灯 (8) 3.1 音乐节奏控制彩灯的工作原理. (8) 3.2 音乐节奏控制彩灯的电路设计 (8) 3.2.1 音乐节奏控制彩灯的主要参数计算 (8) 3.2.2 音乐节奏控制彩灯总电路实现 (10) 第四章音调高低控制彩灯 (12) 4.1 音调高低控制彩灯的工作原理 (12) 4.2 音调高低控制彩灯的电路设计 (12) 4.2.1音调高低控制彩灯的主要参数计算 (12) 4.2.2 音调高低控制彩灯的电路图 (14) 第五章实物的制作和调试 (15) 总结 (19) 参考文献 (21) 附录 (22) 第1章绪论 第1章绪论 随着科学的发展，人们生活水平的提高，人们不满足于吃饱穿暖，而要有更高的精神享受。不论是思想，还是视觉，人们都在追求更高的美。特别是在视觉方面，人们不满足于一种光，彩灯的诞生让人们是视觉对美有了更深的认识。但现在市面上的音乐彩灯只是按照一定的方式闪烁，让人们感觉到十分的粗糙无味，更没有声音那样用震撼力，音乐彩灯的出现让我们既有了听觉上的享受，更有了精神上的享受。但现在市面上的音乐彩灯只是按照音乐的一种方式闪烁，和音乐没多大关系，根本不能称为音乐彩灯。 本设计是一个音乐彩灯控制器，使其实用于家庭、商场、橱窗、舞厅、咖啡厅、公共广场等场所的摆设、装饰、广告、环境净化与美化，本电路的最大优点是可以实现音乐以三种方式控制彩灯的闪亮。实现了音乐大小、节奏、音调的控制。 设计任务与要求 （1）设计一个音乐声响与彩灯灯光相互组合的彩灯控制电路。 （2）有三路不同控制方法的彩灯，用不同颜色的LED表示。 （3）第一路为音乐节奏控制彩灯，按音乐节拍变换彩灯花样。 （4）第二路按音乐大小控制彩灯，音量大时，彩灯亮度加大，反之亦然。 （5）第三路按因调高低控制彩。 艺术彩灯控制系统设计 一．概述 1．1 艺术彩灯的设计背景及意义 彩灯是人们日常生活中的一种装饰用品，它美观大方，尤其在节日期间，倍增节日气氛。它蕴涵着丰富的文化底蕴，被广泛地应用于各种店面的装饰。变换无穷的彩灯样式，给城市增添活力，吸引着人们的注意力，深受人民的喜爱。在日常生活中，人们还将彩灯摆放成各种图案，增添美感。随着电子技术的发展，应用系统向着小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展。科学技术更加贴近人们的生活，向着满足人们需求的方向发展。节日彩灯的设计与制作工艺也一步一步的走向成熟。 1.2 系统设计功能概述 本设计是以AT89C51单片机为基础的音乐彩灯控制方案，来实现对LED彩灯的控制。以AT89C51单片机作为主控核心，通过汇编语言来控制单片机按下“开始”按键，8个LED灯从上到下开始循环点亮，按下“上”按键，灯由上向下流动，按下“下”按键，灯由下向上流动，按下“停止”按键，所有灯为暗。 二．彩灯设计容简要： 2.1彩灯设计任务： 以单片机为核心，设计一个节日音乐彩灯控制器。 2.2彩灯设计要求： P1.2----开始，按此键则灯开始流动（由上而下）。P1.3----停止，按此键则停止流动，所有灯为暗。P1.4----上，按此键则灯由上向下流动。P1.5----下，按此键则灯由下向上流动。 2.3彩灯总体控制框图： 3.2 AT89C51单片机硬件结构： AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的单片机芯片，它采用静态CMOS 工艺制造8位微处理器，最高工作频率位24MHZ。AT89C5外形及引脚排列如图所示： 管脚说明： RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 课程设计说明书 课程设计名称：数字电路课程设计 课程设计题目：四花样彩灯控制器 学院名称：信息工程学院 专业：通信工程班级： 1１０４2２学号: 11０4２215 姓名：陈粤龙 评分：教师： 20 13 年 9 月 23 日 数字电路课程设计任 务书 20 １2 －2０13 学年第 1 学期第１9 周- ２０ 周 题目四花样彩灯控制 内容及要求 (1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动 （2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动 （3）四亮四灭,从左向右移动 (4）从１~8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭 （5）四种花样自动变换. 进度安排 1. 布置任务、查阅资料、选择方案、领仪器设备:2天 2。仿真、画PCＢ线路图：2天 ３。领元器件、制作、焊接：3天 4．调试：２天?5. 验收：1天 6. 提交报告:201３－20１4学年第一学期2—3周 学生姓名：陈粤龙 指导时间:2周指导地点：E610 任务下达2013年 9月 2２日任务完成20１3 年 9 月2 ５日 考核方式1．评阅□２.答辩□3．实际操作□4．其它□ 指导教师系(部）主任 注：１、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份 备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结"、“学生成绩单”一并交院教务存档。 摘要 彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都能运用到它的原理.本次设计的四花样彩灯控制器是其中较简单的,但这是进行复杂设计的基础。 本次课程设计要设计一个四花样彩灯控制器。首先要分析设计要求，从要实现四花样入手推导出要使用的芯片。可通过八位右移寄存器７4LS164实现八个彩灯的向右移动,从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。根据四种花样确定这四种码，可通过模十六计数器７４LS１61的输出端接与门74LS08和非门74LS0４产生。要实现彩灯的自动转换，把四种码输入四选一数据选择器74LS １５３的四个输入端,它的地址输入端接双Ｄ触发器7４LS74的两个输出端，74L Ｓ74可产生四种循环的状态，从而实现彩灯的自动转换。时钟信号由两个5５5产生,一个产生周期为0.721秒的矩形脉冲控制模十六计数器74LＳ1６１和八位右移寄存器74LＳ1６4,另一个产生周期为14.０1秒的脉冲控制双Ｄ触发器。当彩灯完成一种花样时，双Ｄ触发器输出状态改变，数据选择器选择另一种码输出,彩灯变为下一种花样，直到完成四种花样再循环变化. 经实验验证，所设计的四花样彩器能完成四花样变换，每一种花样循环两次，四种花样不断循环。 关键字：时钟脉冲分频自动转换控制器数据选择器 采用单片机编程来实现音乐彩灯的控制 1引言 随着人们对房屋的装饰需要彩灯，在许多城市可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，便宜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尚。但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，。。 本方案提出了一种基于8051单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。本方案以8051单片机作为主控核心，在主控模块上设有3个按键和8个码LED显示灯，根据需要可以编写若干种亮灯模式，利用其内部定时器T0实现一个基本单位时间为1 ms的定时中断，根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。与普通LED彩灯相比，具有体积小、 价格低、低能耗等优点。 2系统功能 LED彩灯用软件控制硬件的方式来是彩灯闪烁，即彩灯控制器和管内LED板模块）。彩灯采用8051提供+5V电压工作，经过开关电源变换，输出直流工作电压，一方面为管内LED模块提供+5V工作电源，另一方面为主控模块单片机系统彩灯控制器提供5 V工作电源。整个系统工作由软件程序控制运行，根据需要，用户可以在LED彩灯工作时通过主控模块上的按键来设定亮灯时间和灯光闪动频率。 上电后系统经过初始化，查询是否有功能切换键按下：有，则进入设定模式状态；无，则进入默认工作状态。在设定模式状态下，可以根据个人爱好及不同场合的需要来指定调用哪些模式，并且可以改变每种模式的时间T1、频率F1参数，在工作状态下，LED彩灯控制器按照程序设定好的若干亮灯花样模式程序顺序调用往下走，开始工作，依次8个等亮完为一个亮灯周期，然后再回主循环继续工作，同样如果想进入其它设定模式状态，只需按下功能切换键即可。整个3种亮灯模式时间可以看作一个大周期T，对于每一个模式编写一个独立工作子程序，其中设定了从左到右点亮LED，在从右到左点亮LED,还有自 己定义的LED点亮方式。 因此在LED彩灯上电工作后，可以方便地通过控模块上的显示器知道LED彩灯当前工作模式，工作时间Ti，频率Fi等实时参数。若实际应用需要根据不同场合和时间来改变彩灯闪亮效果，可以通过主控模块上的按键来设定LED不同的闪烁频率Fi和亮灯时间Ti，以便符合实际需要。此外如果对某一种模式感兴趣需要仔细观看该种亮灯模式，可以让程序循环 硬件设计 LED彩灯系统包括，即LED彩灯控制器（8051主控模块）LED彩灯管在8051外部接一个震荡时钟频率。用8051的控制模块，具有按键、显示等功能，并利用8051的P0口输出控制信号，利用P0口的8个输出端上面焊有8个LED彩灯，使得彩灯在软件的控制下工作。 主控模块电路设计基于89c51单片机控制的LED音乐彩灯控制器的设计说明
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