基于89c51單片機(jī)控制的LED音樂(lè)彩燈控制器的設(shè)計(jì)

1、基于89c51單片機(jī)控制的LED音樂(lè)彩燈控制器的設(shè)計(jì)隨著人們對(duì)房屋的裝飾需要彩燈，在許多城市可以看到彩色霓虹燈。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，便宜的造價(jià)以及簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來(lái)裝飾街道和城市建礎(chǔ)物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。但目前市場(chǎng)上各種各樣的LED彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電路復(fù)雜、功率損耗大等缺點(diǎn)。此外從功能效果上看，亮燈模式少而且樣式單調(diào)，缺乏用戶可操作性本方案提出一種基于8951單片機(jī)的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED彩燈的控制。本方案以8951單片機(jī)作為主控核心，在主控模塊上設(shè)有3個(gè)按鍵和8個(gè)LED顯示燈，根據(jù)需要可以編寫若干種亮燈模式，利用其內(nèi)部定時(shí)器T

2、0實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本單位時(shí)間為1ms的定時(shí)中斷，根據(jù)各種亮燈時(shí)間的不同需要，在不同時(shí)刻輸出燈亮或燈滅的控制信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)各種顏色的燈亮或滅。與普通LED彩燈相比，具有體積小、價(jià)格低、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。2系統(tǒng)功能LED彩燈用軟件控制硬件的方式來(lái)控制彩燈閃爍，即彩燈控制器和管內(nèi)LED模塊。彩燈采用8951提供5V電壓工作，經(jīng)過(guò)電源變換，輸出直流工作電壓，一方面為管內(nèi)LED模塊提供5V工作電源，另一方面為主控模塊單片機(jī)系統(tǒng)彩燈控制器提供5V工作電源。整個(gè)系統(tǒng)工作由軟件程序控制運(yùn)行，根據(jù)需要用戶可以在LED彩燈工作時(shí)通過(guò)主控模塊上的按鍵來(lái)設(shè)定亮燈時(shí)間和燈光閃動(dòng)頻率。上電后系統(tǒng)經(jīng)過(guò)初始化，查詢是否有功能切換鍵按下

3、：有，則進(jìn)入設(shè)定模式狀態(tài)；無(wú)，則進(jìn)入默認(rèn)工作狀態(tài)。在設(shè)定模式狀態(tài)下，可以根據(jù)個(gè)人愛(ài)好及不同場(chǎng)合的需要來(lái)指定調(diào)用哪種模式，并且可以改變每種模式的時(shí)間T1、頻率F1參數(shù)，在工作狀態(tài)下，LED彩燈控制器按照程序設(shè)定好的若干亮燈花樣模式程序順序調(diào)用往下走，開(kāi)始工作，依次8個(gè)等亮完為一個(gè)亮燈周期，然后再回主循環(huán)繼續(xù)工作，同樣如果想進(jìn)入其它設(shè)定模式狀態(tài)，只需按下功能切換鍵即可。整個(gè)3種亮燈模式時(shí)間可以看作一個(gè)大周期T,對(duì)于每一個(gè)模式編寫一個(gè)獨(dú)立工作子程序，其中設(shè)定了從左到右點(diǎn)亮LED，從右到左點(diǎn)亮LED，還有自己定義的LED點(diǎn)亮方式。因此在LED彩燈上電工作后，可以方便地通過(guò)主控模塊上的顯示器指定LED彩

4、燈當(dāng)前工作模塊，工作時(shí)間Ti，頻率Fi等實(shí)時(shí)參數(shù)。若實(shí)際應(yīng)用需要根據(jù)不同場(chǎng)合和時(shí)間來(lái)改變彩燈閃亮效果，可以通過(guò)主控模塊上的按鍵來(lái)設(shè)定LED不同的閃爍頻率Fi和亮燈時(shí)間Ti，以便符合實(shí)際需要。此外如果對(duì)某一種模式感興趣需要仔細(xì)觀看該種亮燈模式，可以讓程序循環(huán)。硬件設(shè)計(jì)LED彩燈系統(tǒng)包括，即LED彩燈控制器（8951主控模塊），LED彩燈在8951外部接一個(gè)震蕩時(shí)鐘頻率。用8951的控制器，具有按鍵、顯示等功能，并利用8951的P0口的8個(gè)輸出端上面焊有8個(gè)LED彩燈，使用彩燈在軟件的控制下工作。主控模塊電路設(shè)計(jì)主控模塊電路如圖1所示。主控模塊主要設(shè)計(jì)器件有89C51，8個(gè)LED顯示器，3個(gè)開(kāi)關(guān)按

5、鍵，1個(gè)穩(wěn)壓器（5V電壓），1個(gè)外部晶振振蕩器信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)，4個(gè)電阻。通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，使單片機(jī)P0口作為三色LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出口及移位時(shí)鐘CLOCK信號(hào)，8951的P0為L(zhǎng)ED的輸出口。軟件設(shè)計(jì)LED彩燈控制器最大特點(diǎn)在于所有亮燈模式均由軟件控制完成。系統(tǒng)中軟件可以分為主程序和中斷服務(wù)子程序。上電后在按鍵控制燈的閃爍方式，通過(guò)軟件來(lái)控制循環(huán)，以一個(gè)單位實(shí)際1ms的T0定時(shí)為中斷服務(wù)子程序。在這個(gè)1ms的T0定時(shí)基礎(chǔ)上，可以根據(jù)需要來(lái)確定各種模式工作時(shí)間Ti，以及確定在各種亮燈內(nèi)點(diǎn)亮和熄滅各種狀態(tài)LED燈等。整個(gè)系統(tǒng)軟件由程序、各種模式子程序、1ms中斷服務(wù)子程序、調(diào)用循環(huán)程序組成。利用T0定時(shí)器

6、作為定時(shí)基本單位，根據(jù)模式需要計(jì)算好各控制信號(hào)的發(fā)生時(shí)刻，根據(jù)移位觸發(fā)的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻步調(diào)一致，使LED彩燈按照設(shè)計(jì)的模式工作。除了T0定時(shí)中斷之外，程序的大部分時(shí)間是在處理按鍵的查詢和LED顯示的延時(shí)。3個(gè)按鍵分別為：K1按鍵，從左到右點(diǎn)亮LED，K2按鍵，從右到左點(diǎn)亮LED，用戶自己定義方式點(diǎn)亮LED。在每次的T0定時(shí)中斷服務(wù)子程序里，需要對(duì)各種時(shí)間寄存器和模式寄存器進(jìn)行加1或者清0，為主程序查詢作準(zhǔn)備，同時(shí)查詢是否已中斷1ms，若1ms到了，則對(duì)按鍵一次，是否有按下并進(jìn)行相應(yīng)子程序處理。主程序除了調(diào)用各種子模式子程序，調(diào)用LED顯示子程序和延時(shí)子程序之外，還一直保持查詢是否有功能切鍵按下以及是

7、否有模式改變按鍵按下，一旦有功能切換鍵和模式改變鍵按下，就會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的按鍵處理。程序流程如圖2所示亮燈模式，只要控制好各色燈觸發(fā)和熄滅時(shí)刻就可以組合礎(chǔ)各種亮燈效果。2.1原理框圖揚(yáng)聲器功率放大電路LM386電源電路彩燈驅(qū)動(dòng)顯示電路復(fù)位電路時(shí)鐘電路2.2電路原理圖2.3工作原理根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以把電路組成部分分為音樂(lè)控制部分，整個(gè)系統(tǒng)有3個(gè)或以上的控制開(kāi)關(guān)。控制彩燈閃爍快慢的時(shí)鐘信號(hào)CLK-IN，音樂(lè)控制按鈕，清零端CLRDENG等。利用單片機(jī)89C51產(chǎn)生樂(lè)曲音符，再把音譜翻譯成計(jì)算機(jī)音樂(lè)語(yǔ)言，由單片機(jī)進(jìn)行信息處理，再經(jīng)過(guò)信號(hào)放大，由喇叭放出樂(lè)曲。由于音符和節(jié)拍都由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生，所以發(fā)言音符和節(jié)拍

8、準(zhǔn)確。單片機(jī)奏樂(lè)的原理：通過(guò)控制定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間來(lái)產(chǎn)生不同頻率的方波，驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出不同音階的聲音，再來(lái)源延遲常數(shù)，作為數(shù)據(jù)表格存放在存儲(chǔ)器中。由程序查表得到定時(shí)常數(shù)和延遲常數(shù)，分別用以控制定時(shí)器產(chǎn)生方波的頻率和發(fā)出該頻率方波的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)延遲時(shí)間到時(shí)，再查下一個(gè)的定時(shí)常數(shù)和延遲常數(shù)，依次下去，就可以自動(dòng)演奏樂(lè)曲。工作程序流程圖如下：開(kāi)始T0初始化，A清零，開(kāi)中斷，中斷計(jì)數(shù)20H單元，清零查首地址送DPTR查表取常數(shù)是結(jié)束符00H？延時(shí)100msN是休止符FFH？YY恢復(fù)初始條件A清零延時(shí)1s后再循環(huán)N音階常數(shù)送6取節(jié)拍常數(shù)送R7啟動(dòng)T0計(jì)數(shù)P2.0取反 按R6延時(shí)節(jié)拍時(shí)間是否到？N停止T0計(jì)數(shù)

9、，中斷計(jì)數(shù)，20H單元清零，DPTR加1Y2.4音樂(lè)彩燈控制程序代碼音樂(lè)播放源程序：（采用定時(shí)器T0，定時(shí)器方式1）ORG 000HLJMP STARTORG 000BHAJMP CONTORG 0100HSTATR:MOV SP,#50H MOV TH0,#0DBH MOV TL0,0FFH MOV TMOD,#01H MOV IE,#82HMUSIC0:MOV DPTR,#DAT ;表首地址送DPTR MOV 20H,#00H ;中斷計(jì)數(shù)單元清零MUSIC1: CLR A MOVC A,A+DPTR ;查表取音階常數(shù) JZ END0 ;是結(jié)束符？ CJNE A,#0FFH,MUSIC5 ;

10、是休止符？ LJMP MUSIC3 ;產(chǎn)生100MS停頓MUSIC5: NOP MOV R6,A ;音階常數(shù)送R6 INC DPTR ;DPTR+1 MOV A,#0 MOVC A,A+DPTR ;取節(jié)拍常數(shù)送R7 MOV R7,A SETB TR0 ;啟動(dòng)定時(shí)器T0MUSIC2;NOP CPL P1.0 ;輸出電平取反 MOV A,R6 MOV R3,A ;音階常數(shù)送R3 LCALL DEL20 MOV A,R7 ;節(jié)拍常數(shù)送A CJNE A,20H,MUSIC ;節(jié)拍時(shí)間到否？ MOV 20H,#00H ;為下一個(gè)音階常數(shù)做準(zhǔn)備 INC DPTR LJMP MUSIC1MUSIC3: NO

11、P :休止100MS CLT TR0 MOV R2,#14H ;R220MUSIC4:NOP MOV R3,#250 ;R3=250 LCALL DEL20 DJNZ R2,MUSIC4 INC DPTR ;為取下一個(gè)音階常數(shù)準(zhǔn)備 LJMP MUSIC1END0: MOV R2,#200 ;歌曲結(jié)束，延時(shí)1秒后繼續(xù)MUSIC6:MOV R3,#250 LCALL DEL20 DJNZ R2,MUSIC6 LJMP MUSIC0DEL: MOV R4,#05HDEL4: NOP DJNZ R4,DEL4 DJNZ R3,DEL RETCONT: INC 20H ;計(jì)數(shù)單元內(nèi)容加1 MOV TH0

12、,#0DBH ;重新送100MS定時(shí)初值 MOV TL0,#0FFH RETIDAT: DB 18H,30H,1CH,10H,20H,40H,1CH,10H; <八月桂花遍地開(kāi)>的譜表 DB 18H,10H,20H,10H,1CH,10H,18H,40H DB 1CH,20H,20H,20H,1CH,20H,18H,20H DB 20H,80H,0FFH,20H,30H,1CH,10H,18H DB 20H,15H,20H,1CH,20H,20H,20H,26H DB 40H,20H,20H,2BH,20H,26H,20H,20H DB 20H,30H,80H,0FFH,20H,2

13、0H,1CH,10H DB 18H,10H,20H,20H,26H,20H,2BH,20H DB 30H,20H,2BH,40H,20H,20H,1CH,10H DB 18H,10H,20H,20H,26H,20H,2BH,20H DB 30H,20H,2BH,40H,20H,30H,1CH,10H DB 18H,20H,15H,20H,1CH,20H,20H,20H DB 26H,40H,20H,20H,2BH,20H,26H,20H DB 20H,20H,30H,80H,20H,30H,1CH,10H DB 20H,10H,1CH,10H,20H,20H,26H,20H DB 2BH,20

14、H,30H,20H,2BH,40H,20H,15H DB 1FH,05H,20H,10H,1CH,10H,20H,20H DB 26H,20H,2BH,20H,30H,20H,2BH,40H DB 20H,30H,1CH,10H,18H,20H,15H,20H DB 1CH,20H,20H,20H,26H,40H,20H,20H DB 2BH,20H,26H,20H,20H,20H,30H,30H DB 20H,30H,1CH,10H,18H,40H,1CH,20H DB 20H,20H,26H,40H,13H,60H,18H,20H DB 15H,40H,13H,40H,18H,80H,00

15、H END時(shí)鐘控制部分源程序： ORG 00H JMP START ORG 0BH JMP TIM0START:MOV 28H,#00 MOV 2AH,#12H MOV 2BH,#00 MOV 2CH,#00 MOV TMOD,#00000001BH MOV TH0,#> (65536-4000) MOV TL0,#< (65536-4000) MOV IE,#10000010BH MOV R4,#250 SETB TR0LOOP: JB P0.0,N2 CALL DELAY MOV A, 2CH ADD A,#01H DA A MOV 2CH,A CJNE A,#60H,N1 M

16、OV 2CH,#00H N1: JNB P0.0,$ CALL DELAY N2: JB P0.1,N4 CALL DELAY MOV A,2BH ADD A,#01H DA A MOV 2BH,A CJNE A,#60H,N3 MOV 2BH,#00H N3: JNB P0.1,$ CALL DELAY N4: JB P0.2,LOOP CALL DELAY MOV A,2AH ADD A,#01H DA A MOV 2AH,A CJNE A,#24H,N5 MOV 2AH,#00 N5: JNB P0.2, $ CALL DELAY JMP LOOP TIM0: MOV TH0,#>

17、 (65536-4000) MOV TL0,#< (65536-4000) PUSH A PUSH PSW DJNZ R4,X2 MOV R4,#250 CALL CLOCK CALL DISP X2: CALL SCAN POP PSW POP A RETI SCAN: MOV R0,#28H INC R0 CJNE R0,#6,X3 MOV R0,#0 X3 : MOV A,R0 ADD A,#20H MOV R1, A MOV A,R0 SWAP A ORL A,R1 MOV P1,A RET CLOCK: MOV A,2CH ADD A,#1 DA A MOV 2CH,A CJN

18、E A,#60H,X4 MOV 2CH,#00 MOV A,2BH ADD A,#1 DA A MOV 2BH, A CJNE A,#60H,X4MOV 2BH,#00MOV A, 2AHADD A,#1DA AMOV 2AH,ACJNE A,#24H,X4MOV 2AH,#00 X4: RET DISP: MOV R1,#20H MOV A,2CH MOV B,#10H DIV AB MOV R1,B INC R1 MOV R1,A INC R1 MOV A,2BH MOV B,#10H DIV AB MOV R1,B INC R1 MOV R1,A INC R1 MOV A,2AH MOV B,#10H D