【正文】 uchar timer1t。 sbit =P2^0。 sbit =P3^6。 sbit =P3^4。 sbit =P3^2。 sbit =P3^0。 sbit io_LCD12864_EN = P2^5 。 define OSFREQ 11059200 //所使用的晶振頻率 sbit io_LCD12864_RS = P2^3 。 define SET_EN io_LCD12864_EN = 1 。 define SET_READ io_LCD12864_RW = 1 。 define SET_DATA io_LCD12864_RS = 1 。 物理與電子工程學(xué)院 2020級本科課程設(shè)計 17 圖 13 主程序流程圖 開始 初始化 按鍵按下？ 播放音樂 Y 在高頻段內(nèi)？ 在中頻段內(nèi)？ 高頻段燈亮并且液晶顯示當(dāng)前頻率大概值 Y 中頻段燈亮并且液晶顯示當(dāng)前頻率大概值 Y 在低頻段內(nèi)？ 低頻段燈亮并且液晶顯示當(dāng)前頻率大概值 Y 所有彩燈 1Hz閃爍 結(jié)束 N N N N 物理與電子工程學(xué)院 2020級本科課程設(shè)計 18 音樂彩燈控制器的主程序如下。當(dāng)程序進(jìn)入高頻判定時，若在高頻段內(nèi)則使高頻段燈亮，液晶顯示當(dāng)前頻率的大概值；若不在高頻段范圍內(nèi)則進(jìn)入中頻判定，判定結(jié)果同高頻；當(dāng)程序進(jìn)入低頻判定時，若滿足頻率判定要求則低頻段燈亮，液晶顯示當(dāng)前頻率的大概值；若不滿足判定要求則程序結(jié)束。當(dāng)電源接通時，程 序開始初始化。采用直流電源為其提供基準(zhǔn)電壓 +5V，采用 12864LCD 顯示，小喇叭播放音樂 [8]。下面 分別 對主程序、 音頻及半音 程序 、按鍵 中斷程序 和顯示程序 逐一作介紹 [7]。 音樂彩燈控制器的軟件設(shè)計主要是為了實現(xiàn)彩燈與音樂同步控制。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強(qiáng)可弱，差別可能很大。 12J2C O N2V C CC410u C30. 1u電源電路 圖 12 穩(wěn)壓電源電路 物理與電子工程學(xué)院 2020級本科課程設(shè)計 16 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 硬件電路一旦確定，大體的功能框架也形成了。其中采用兩個電容并聯(lián)，達(dá)到濾波的作用，以便得到 穩(wěn)定 的 電流。音樂 播放電路如圖 11 所示 。 12864 液晶屏顯示部分電圖如圖 10 所示 。 表 3 12864液晶顯示屏的管腳號及作用 管腳號 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 VSS +5V 電源地 2 VCC ~+5V 電源正 3 V0 對比度（亮度）調(diào)整 4 RS(CS） H/L RS=“H”,表示 DB7——DB0為 顯示數(shù)據(jù) RS=“L”,表示 DB7——DB0為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W(SID） H/L R/W=“H”,E=“H”,R/W=“L”,E=“H→L”, 6 E(SCLK) H/L 使能信號 7 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 13 DB6 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H： 8位或 4位并口方式 ， L： 串口方式 16 NC 空腳 17 /RESET H/L 復(fù)位端，低電平有效 物理與電子工程學(xué)院 2020級本科課程設(shè)計 14 續(xù)表 12864液晶顯示屏的管腳號及作用 管腳號 管腳名稱 電平 管腳功能描述 18 VOUT LCD 驅(qū)動電壓輸出端 19 A VDD 背光源正端 （ +5V） 20 K VSS 背光源負(fù)端 在這個設(shè)計中 由于采用的是并行，故直接將 PSB 連接高電平； VSS 與 LED_K 端接地。 物理與電子工程學(xué)院 2020級本科課程設(shè)計 13 表 2 12864液晶的電氣特性 項目 符號 最小 典型 最大 單位 電源電壓 VDDVSS V 液晶驅(qū)動電壓 VDDVADJ Ta=0 Ta=25 Ta=50 液晶的背光驅(qū)動電流 ILED 60 80 液晶驅(qū)動電流 IEE 12864 液晶顯示屏管腳號及作用 液晶的 1 腳 VSS 接電源，為液晶提供電流； 17 腳為復(fù)位端，與單片機(jī)的 27 腳連接，通過單片機(jī)程序來控制液晶顯示的復(fù)位；液晶 20 腳接地線； 7~14 腳與排阻的2~9 腳連接。C 焊接時間 34 秒 [6]。 液晶顯示屏 焊接溫度： 280176。 該點陣的屏顯成本相對較低，適用于各類儀器。單片機(jī)系統(tǒng)顯示電路如圖 9所示 。采用 12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時鐘頻率， 從而使輸出的頻率更為穩(wěn)定。共陰極 LED 數(shù)碼顯示塊的發(fā)光二極管陰極連接在一起，形成該模塊的公共端（通常稱為位選端），因此稱為共陰極 LED 數(shù)碼顯示器， 8 個 數(shù)碼管的另一端通常稱為段選端，當(dāng)顯示器的公共端接低電平，某個發(fā)光二極管的陽極接高電平時，該發(fā)光二極管被點亮；而共陽極 LED 數(shù)碼顯示管則 形成共陽極 LED 數(shù)碼顯示塊的公共端，該公共端必須接高電平，同理在共陽極 LED 數(shù)碼顯示塊中如某個發(fā)光二極管的陰極為低電平時，該發(fā)光二極管被點亮 [7]。下載電路采用 DIP10 插座；其插座的管腳如圖 8 示， DIP10 管腳功能如表 1 所示 [5]。如 圖 7 所示 。 如圖 6 所示 ： R110KS1V C CC510u復(fù)位電路 圖 6 復(fù)位 電路 物理與電子工程學(xué)院 2020級本科課程設(shè)計 11 按鍵電路 由于 要達(dá)到設(shè)計要求，同時也為了提高設(shè)計的課操作性；選用按鍵來控制輸入從而可以手動的對音樂彩燈進(jìn)行控制 。單片機(jī)常見的復(fù)位電路有上電復(fù)位電路和按鍵復(fù)位電路。例如，若時鐘頻率為 12MHz,每機(jī)器周期為 1us，則只需 2us 以上時間的高電平。所以，必須弄清楚單片機(jī)復(fù)位的條件、復(fù)位電路和復(fù)位后的狀態(tài)。 單片機(jī)復(fù)位是使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。根據(jù)實際情況，本設(shè)計采用 12MHz 作為系統(tǒng)的外部晶振，電容值取 30pF[4]。根據(jù)硬件電路的不同，單片機(jī)的時鐘連接方式可分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。我們通過 來啟動 控制 ，程序中通過查詢 的電平來檢測是否按鍵被按下，當(dāng)按下按鍵時 為低電平，單片機(jī)通過查詢到低電平開始 音樂輸出和彩燈 ，當(dāng)松開按鍵， 即為高電平，在軟件中通過軟件延時來消除按鍵的機(jī)械抖動。 當(dāng)人按下按鈕 S1 時，使電容 C5 通過 R1 迅速放電，待 S1 彈起后， C 再次充電，實現(xiàn)手動復(fù)位。只要該脈沖足夠?qū)捑涂梢詫崿F(xiàn)復(fù)位，即て=RC≥20ms。我們選擇晶振為 12MHz,電容 30pF。 根據(jù)要求并綜合 以上 各方面因 素，采用 AT89S52 單片機(jī)作為主控制器， 采用按鍵來控制音樂以及彩燈的開始、暫停和停止。 由編程可以實現(xiàn)音符頻率表、音名以及半音頻率表的確定和分配。首先由單片機(jī)驅(qū)動產(chǎn)生 12MHz晶振，在單片機(jī)片內(nèi)有一個高增益的反相放大器，反 相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，由該放大器構(gòu)成的振蕩電路和時鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的時鐘方式。綜合各自的優(yōu)劣點我們選擇方案一。其系統(tǒng)框圖如圖 2 所示。本設(shè)計充分利用 VHDL“自頂向下”的設(shè)計優(yōu)點以及層次化的設(shè)計概念，從簡單的單元入手，逐漸構(gòu)成復(fù)雜的系統(tǒng)。可將本系統(tǒng)所需要的分頻功能、計數(shù)功能、振蕩器、七段碼顯示全部由 MAX 來實現(xiàn)，而只需在外部配上適當(dāng)?shù)某暡▊鞲衅鳌⒔邮蘸桶l(fā)送電 路，即可組成一個性能穩(wěn)定、響應(yīng)速度快且具有顯示功能的 彩燈控制器 。 CPLD 器件內(nèi)部的宏單元是其最基本的模塊，能獨立地編程為 D 觸發(fā)器、 T 觸發(fā)器、RS 觸發(fā)器或 JK 觸發(fā)器工作方式或組合邏輯工作方式。許多 音樂彩燈控制器的 設(shè)計 都采用這種設(shè)計方法。 圖 1 基于單片機(jī)的 音樂彩燈控制器的設(shè)計的 系統(tǒng)框圖 這種以單片機(jī)為核心的 基于單片機(jī)的音樂彩燈控制器的設(shè)計；利用振蕩電路產(chǎn)生12MHz 的時鐘 信號， 在通過單片機(jī)輸出， 單片機(jī)系統(tǒng)通過對采用數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描，控制 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，并根據(jù) 按鍵控制端口輸出 ，此方案思路清楚。經(jīng)過發(fā)射驅(qū)動電路放大，使 LED 燈閃爍 ， 同時音樂同步播放并通過 12864 液晶屏顯示頻率 [2]。 物理與電子工程學(xué)院 2020級本科課程設(shè)計 5 2 設(shè)計方案的比較與 選擇 設(shè)計 任務(wù)與 要求 要求將音樂分成四個不同的頻段，將彩燈分為四組，各組彩燈顏色不同，每組彩燈包含兩個顏色相同的彩燈。 單片機(jī)系統(tǒng)通過對采用數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描，控制 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，并根據(jù) 按鍵控制端口輸出。用一恒流源供電，當(dāng) 按下“開始”按鍵時單 片機(jī)開始輸出，彩燈開始閃爍和音樂播放開始同步播放；當(dāng)按下“停止”按鈕時音樂播放停止，彩燈停止閃爍， LCD 顯示停止。通常采用 單片機(jī)控制的方法 ，即 利用單片機(jī)的端口來控制彩燈以及音樂播放 ，在 程序編寫上更容易編寫 ， 程序的可編譯性更強(qiáng)。 關(guān)鍵詞 ： 音樂；彩燈；同步控制 物理與電子工程學(xué)院 2020級本科課程設(shè)計 3 目 錄 1 引言 .......................................................................................................................................... 4 設(shè)計任務(wù)與要求 ................................................................................................................... 5 方案的論證和選取 ............................................................................................................... 5 3 硬件電路的設(shè)計 ...................................................................................................................... 7 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計框圖 ........................................................................................................... 7 單片機(jī)外圍電路 ................................................................................................................... 8 時鐘電路 ............................................................................................................................... 9 按鍵電路