基于AT系列单片机的音乐彩灯控制器(3)

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示。发光二极管简称LED，采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电性。当在发光二极管PN结上加正向电压时，PN结势垒降低，载流子的扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入到N区，N区的电子注入到P区，这样相互注入的空穴与电子相遇后会产生复合，复合时产生的能量大部分以光的形式出现，因此而发光。发光二极管在制作时，使用的材料有所不同，那么就可以发出不同颜色的光。发光二极管的发光颜色有：红色光、黄色光、绿色光、红外光等。发光二极管的外形有：圆形、长方形、三角形、正方形、组合形、特殊形等。常用的发光二极管应用电路有四种，即直流驱动电路、交流驱动电路、脉冲驱动电路、变色发光驱动电路。使用LED作指示电路时，应该串接限流电阻，该电阻的阻值大小应根据不同的使用电压和LED所需工作电流来选择。发光二极管的压降一般为1.5~2.0 V，其工作电流一般取10~20 mA为宜。

蜂鸣器：．蜂鸣器的作用 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 3.2.2电源电路

需要设计电源部分对外电压220V电压进行转换，而电路本身对电源的要求并不高。由于单片机AT89C52及部分电路的正常工作需要+5V左右的直流电压，因此我们用4接干电池来输出5V左右的直流电压。就可以实现电路的供电，电源电路如图3-2所示。

U1P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7123456781312151431191891716P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWRRXDTXDALE/PPSEN10113029P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P2739383736353433322122232425262728P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.76

减速加速AT89C52+5C222pfx112MHzRST+5C322ufR11KC122pf

图3-2 电源电路

3.2.3单片机控制系统

单片机的控制模块是由AT89C52实现的，它存储了预先编好的程序，在工

作的时候根据所编写的程序和按键状态来调用相应的程序，以实现音乐彩灯的变化。它的外部由晶振电路和复位电路构成。晶振电路的构成由单片机AT89C52内部有一个由反向放大器构成的振荡电路，XTAL1为振荡电路的输入端，XTAL2为振荡电路的输出端，外围电路有一个12MHz的石英晶体和两个22pF的电容组成。复位电路的构成由单片机的RESET端口和外围电路组成。根据人眼视觉的暂留特性，50Hz是适应的刷新频率，所以刷新频率有最高值要求，本设计最高值刷新频率为600Hz.单片机控制系统电路，如图3-3所示。

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图3-3 单片机控制模块

3.2.4 LED显示模块

对于AT89C52单片机，1位并行口输出低电平可以吸收10mA电流,足以驱动发光二极管点亮，所以不用再加驱动器。但必须注意的是一个并行口的总驱动能力不大于15mA。若一个LED发光二极管驱动电流取5mA，同时驱动的LED发光二极管不能超过三个。对于LED的点亮都用程序控制可以用位处理指令CLR P2.X点亮对应的LED；用位处理指令SETB P2.X熄灭对应的LED。LED显示模块电路，如图3-4所示。

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+5D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15D16R2470470R3R4470R5470R6470R7470R8470R9470470470470470470470470470R10R11R12R13R14R15R16R17P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7 图3-4 LED显示模块电路

3.2.5系统电路绘制

本设计中在电路部分主要运用了Protel99软件，现就对设计流程做以下简单

介绍：

（1） 建立一个*.DDB文件。

（2） 新建一个*.SCH文件，画原理图。 （原理图见附录3） （3） 根据电路原理图生成网络表。 （4） 将网络表加载到PCB文件中。

（5） 布线生成PCB板、3D效果图等。（见附录4、5）

（PCB版：就是印刷电路板（Printed circuit board，PCB）。它几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件，它们都是镶在大小各异的PCB上的。除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件自然越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。裸板（上头没有零件）也常被称为\印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）\。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线（conductor pattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。通常PCB的颜色都是绿色或是棕色，这是阻焊漆（solder mask）

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的颜色。是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上还会印刷上一层丝网印刷面（silk screen）。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面（legend）。) 3.3软件设计

在WAVE6000软件中用汇编语言按老师所规定的要求将16位音乐彩灯全

部以循环模式显示。把编写好并编译、仿真成功的程序写入单片机。程序是让16只LED发光。先是前8只LED亮，然后是后8只LED亮，最后是让16只LED依次从两端到中间，中间到两端亮。在灯亮过程中伴随着喇叭发出悦耳的音乐声音。写好程序进行编译、仿真结果显示没有错误，确认可以实现以上功能。音乐是这样转变成使用于单片机里面的：由于声音是由震动发出，所以每个音符都有其固定的频率，“频率HZ”就是指每个音符的频率，而如果要让机器准确表达这个频率，就要在单片机的晶振下取固定的值，即用定时器来循环一定的次数，“6MHZ”就是指单片机的晶振为6MHz的时候发出制定频率所需要的循环次数，“十六进制值”就是由前面十进制转化而来，因为机器不能识别十进制数，因此应用的时候要转换成十六进制或二进制。具体应用的时候，将你所需要的音符的十六进制值送入定时器，将扬声器所接的口置1，即可发出制定的音符。如果想做一首歌的话可先将音符的十六进制值做成一个TABLE，然后通过MOV DPTR，#TABLE，将整个表送入定时器，这样就可以按照表中音符的顺序发出一段音乐。 3.3.1软件工作原理

我们以打算盘为例计算一道算术题。例：36＋163×156－166÷34。现在要进

行运算，首先需要一把算盘，其次是纸和笔。我们把要计算的问题记录下来，然后第一步先算163×156，把它与36相加的结果记在纸上，然后计算166÷34，再把它从上一次结果中减去，就得到最后的结果。

现在，我们用单片机来完成上述过程，显然，它首先要有代替算盘进行运算的部件，这就是“运算器”；其次，要有能起到纸和笔作用的器件，即能记忆原始题目、原始数据和中间结果，还要记住使单片机能自动进行运算而编制的各种