基于-HT單片機多模式音樂IC設(shè)計創(chuàng)意書

1、-. z2021年盛群杯大學(xué)生單片機應(yīng)用設(shè)計競賽參賽20210054作品名稱：基于HT單片機的多模式音樂IC設(shè)計 學(xué)校名稱：科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院科系名稱：機械與電子工程指導(dǎo)教師： 帥華 參賽學(xué)生 1： 偉 參賽學(xué)生 2：光文 參賽學(xué)生 3：代義根 參賽學(xué)生 4：黃志榮公元 2021 年 3 月 10 日作 品 創(chuàng) 意 書一、摘要本作品提出了一種基于HT46單片機的音樂IC控制方案。由單片機檢測音頻信號的脈寬，經(jīng)單片機處理和控制使LED隨著音頻信號的變化而變化，實現(xiàn)對LED彩燈快、慢、柔等多模式的控制。其硬件電路簡單，亮燈模式主要由軟件編程控制完成。與普通LED彩燈相比，具有體積小、價格低、低能耗等優(yōu)點

2、。二、作品介紹隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色霓虹燈。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，廉價的造價以及控制簡單等特點而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時尚。但目前市場上各式樣的LED彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實現(xiàn)，電路構(gòu)造復(fù)雜、功率損耗大等缺點。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。該作品以HT46單片機為核心，單片機外接檢測麥克風(fēng)音頻輸入和音頻信號直接輸入電路，模式轉(zhuǎn)換電路，循環(huán)選擇控制，三支發(fā)光二極管隨音頻輸出顯示電路。具有對音頻信號頻率和幅度的檢測和相應(yīng)的LED顯示功能。本作品的創(chuàng)新點在于用單片機檢測音頻信號的脈寬

3、，然后通過單片機處理和控制讓LED隨著音頻信號的大小而變化。LED變化工作模式多，不僅在理論上具有較高的研究價值，特別是對編程技巧有非常高的要求。本系統(tǒng)還具有精度高、響應(yīng)快、抗干擾、系統(tǒng)穩(wěn)定等特點。三、工作原理一系統(tǒng)總的方案圖1系統(tǒng)總的電路框圖本作品以HT46單片機為核心，通過單片機對音頻信號進展檢測主要檢測脈寬，在通過單片機的控制讓LED燈按各種方式隨著聲音的頻率和幅度閃動。系統(tǒng)包括，LED彩燈控制器HT46主控模塊，具有對音頻信號的檢測和相應(yīng)的控制顯示等功能，并利用HT46的端口輸出控制信號，利用單片機端口的3個輸出端上面焊有3個LED彩燈用三極管擴流可以擴展多個LED，使得彩燈在軟件的控

4、制下工作。二聲音檢測方案圖2 音頻信號輸入檢測電路由于音樂聲音的音頻信號是相當(dāng)復(fù)雜和不穩(wěn)定的,單獨檢測聲音的頻率和幅度會是產(chǎn)品的本錢大大增加。本作品采用的是檢測聲音的脈寬從而通過單片機控制LED的閃動，不僅本錢大大降低了，而且性能更高，系統(tǒng)更加穩(wěn)定。如圖2所示，該電路是對音樂聲音的直接檢測，當(dāng)有聲音或者音樂聲時候，麥克風(fēng)MK1就會將聲音信號轉(zhuǎn)化成電信號經(jīng)C3濾波、Q4/Q5放大、在經(jīng)由R8、C2組成的RC回路就得到了經(jīng)過處理后的音頻信號，然后通過單片機對其進展檢測、存儲和控制，從而控制LED閃動。三模式的選擇控制方案該作品模式功能很多，有單純的聲音控制、有聲音和按鍵同時控制、有聲音信號直接通過

5、麥克風(fēng)輸入檢測、有音頻信號直接輸入沒有通過揚聲器進展播放等。因此單片機在控制和處理中工作量很大，對軟件的編寫技巧要求相當(dāng)高，因此沒有合理的硬件設(shè)計和軟件的構(gòu)造安排要實現(xiàn)如此多的功能是很困難的。在設(shè)計過程中，采用了單片機的兩個I/O口，一個控制判斷聲音是MK1輸入還是音頻信號直接輸入；一個斷口通過按鍵掃描來確定此時我們所想得到的閃燈循環(huán)模式。另外在軟件的編寫中，采用了很多的存放器和標(biāo)志位來存儲和判斷各種情況，從而到達了各個環(huán)節(jié)中的理想結(jié)合。圖3各種模式的選擇控制方案四發(fā)光二極管顯示聲音的電路方案圖4控制發(fā)光二極管顯示聲音的電路當(dāng)單片機檢測到相應(yīng)的信號時，通過動態(tài)掃描的方式從I/O口輸出相應(yīng)的信號

6、，將LED按功能要求進展點亮。通過電阻保護，采用三極管進展擴流，以滿足LED的工作電流，通過改變其放大倍數(shù)可以擴展更多顏色的LED，從而滿足不同的需要。四、作品功能、特色一功能本作品LED彩燈用軟件控制硬件的方式來使彩燈隨音頻閃爍，彩燈采用HT46單片機提供的電壓工作。整個系統(tǒng)工作由軟件程序控制運行，上電后系統(tǒng)經(jīng)過初始化，查詢是否有模式功能切換鍵按下，然后進入相應(yīng)的工作模式。在設(shè)定模式狀態(tài)下，可以根據(jù)個人愛好及不同場合的需要來指定調(diào)用哪些模式循環(huán)，并且對音樂的控制中可以是外接麥克風(fēng)檢測，也可以直接通過計算機或者其他設(shè)備直接音頻輸入。在工作狀態(tài)下，LED彩燈控制器按照程序設(shè)定好的假設(shè)干亮燈把戲模

7、式程序順序調(diào)用往下走，開場工作，如果想進入其它設(shè)定模式狀態(tài)，只需按下相應(yīng)的功能切換鍵即可。對于每一個模式編寫一個獨立工作子程序，通過查表方式查詢預(yù)先設(shè)定的工作數(shù)值。本產(chǎn)品具體功能如下：一 閃燈模式：1、慢柔轉(zhuǎn)紅5S紅綠5S綠5S綠蘭5S蘭5S 蘭紅5S循環(huán)。2、單色閃紅、綠、蘭循環(huán)。3、雙色閃紅綠、綠蘭、蘭紅循環(huán)。4、快柔轉(zhuǎn)紅2.5S紅綠2.5S綠2.5S綠蘭2.5S蘭2.5S蘭紅2.5S循環(huán)。5、雙色閃綠蘭、蘭紅循環(huán)。此五種模式通過一按鍵可選且隨音頻節(jié)奏會改變更快。二另一ON/OFF選擇開關(guān)，當(dāng)對GND或VCC連上，三LED同時以2.5-5S速度不停地閃亮，無歌聲或人說話聲停閃。二特色 本作

8、品本錢低，功能多，使用性強。在對音樂的檢測和處理的過程中對單片機本身的功能模塊利用較全面。在簡化硬件的同時對軟件有了很高的要求，絕大多數(shù)的功能實現(xiàn)都是用軟件編程實現(xiàn)，因此充分利用了單片機本身部的資源，由于該作品功能模式復(fù)雜，音頻信號的靈敏變化，單片機處理和存儲的數(shù)據(jù)變化快、狀態(tài)多，因此對單片機的時鐘頻率，中斷處理，PWM算法，各類存放器等單片機資源的聯(lián)系非常嚴(yán)密，能夠?qū)纹瑱C本身的資源應(yīng)用的相當(dāng)全面。與市面上大多數(shù)的LED彩燈相比，本作品所設(shè)計的彩燈具有更好的燈光裝飾效果，性價比更高，與普通的全硬件LED彩燈相比具有更好的經(jīng)濟效益。應(yīng)用主控模塊輸出的控制信號去控制LED工作，使得產(chǎn)品性能穩(wěn)定、

9、便以安裝、容易操作。由于控制程序存儲在HT46R232單片機的電可擦除Flash閃存EPROM中，如果用戶需要更改系統(tǒng)的亮燈模式，無須改變系統(tǒng)硬件電路，只需修改其中程序即可，是一種很有市場前景的LED彩燈控制器。五、作品構(gòu)造一硬件局部圖5 單片機與各功能模塊連接硬件圖二軟件局部本作品LED彩燈控制器最大特點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、中斷效勞子程序、音頻脈寬檢測程序、查表賦初值、查表中斷、延時子程序。上電后通過按健掃描的方式，通過軟件來控制各種模式的循環(huán)。利用單片機定時器作為定時根本單位，根據(jù)模式需要計算好所有的查表初值，通過單片機的控制使LED彩燈按照設(shè)計的模

10、式工作。主程序除了調(diào)用各種子模式子程序，調(diào)用LED顯示子程序和延時子程序之外，還一直保持查詢是否有功能切鍵按下以及是否有模式改變按鍵按下以及是否檢測到有聲音信號，一旦有功能切換鍵和模式改變鍵按下或者有聲音脈寬信號，就會進入相應(yīng)的按鍵處理和功能模式。主程序流程如圖6所示，只要控制好所有信號的檢測、判斷和處理就可以組合成各種亮燈效果。圖6主程序流程圖模式選擇子程序：CHEKRB6: MOV A,PA;AND A,*40HMOV PORTBTEMP,ACALL DEL10MSMOV A,PA;AND A,*40H;SZ PA.6;PA6 IS OVER TIMES SAME AND CHEK LOW AND HIGHJMP CHEKRB6 ;NO SAME REPEAT CHEKSE *0JMP SHK ;不等于0，調(diào)用聲控JMP SHKANDKEY ;等于0，按鍵和聲控 ,PA6=0聲控子程序：SHK:MOV A，*20HMOV K8,A ;進入第二種聲控標(biāo)致位(K8為通用存放器) CLR KEYCOUNTER SZ K8.4 ;有聲控嗎，無全滅JMP SHK_LOOP1 SZ K8.3