单片机实现对音乐流水灯的控制

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

口8255A。流水灯的流水的视觉效果是通过控制每一个灯泡的点亮和熄灭来实现的。从单片机输出的只是控制信号，这些信号的功率太低不足以去点亮彩灯，所以又引入了一个驱动电路，这里采用双向可控硅来实现，双向可控硅是一个三端口器件一端是控制信号，另两端是大功率电压，当控制信号为高电压时两端导通，彩灯被点亮。硬件电路设计好了，就只需在单片机设计软件去控制它的工作过程了。只要用一个程序根据输入声音信号的弱用相应的延时逐个将灯点亮就可以了。以下是整个电路的方框图。

C1

C3C7

C8C6

C5C9

C11C4

T L C 5510A VDDA 14VDDD 13VDDA 15CLK 12REFTS 16VDDD 11REFT 17D8(MSB)10VDDA 18D79AGND 19D68ANALOG IN 20D57AGND 21D46REFBS 22D35REFB 23D24DGND 24D1(LSB)3OE 1DGND 2R3CLOCK OUTPUT ENABLE

3.1.2 TLC5510的内部结构及工作过程

图4 TLC5510的内部结构框图

TLC5510的内部结构如图4所示。由图中可以看出：TLC5510模数转换器内含时钟发生器、内部基准电压分压器、1套高4位采样比较器、编码器、锁存器、2套低4位采样比较器、编码器和1个低4位锁存器等电路。TLC5510的外部时钟信号CLK通过其内部的时钟发生器可产生3路内部时钟，以驱动3组采样比较器。基准电压分压器则可用来为这3组比较器提供基准电压。输出A/D信号的高4位由高4位编码器直接提供，而低4位的采样数据则由两个低4位的编码器交替提供。TLC5510的工作时序见图5。时钟信号CLK在每一个下降沿采集模拟输入信号。第N次采集的数据经过2.5个时钟周期的延迟之后，将送到内部数据总线上。在图5所示的工作时序的控制下，当第一个时

图5 TLC5510的工作时序

钟周期的下降沿到来时，模拟输入电压将被采样到高比较器块和低比较器块，高比较器块在第二个时钟周期的上升沿最后确定高位数据，同时，低基准电压产生与高位数据相应的电压。低比较块在第三个时钟周期的上升沿的最后确定低位数据。高位数据和低位数据在第四个时钟周期的上升沿进行组合，这样，第Ｎ次采集的数据经过2.5个时钟周期的延迟之后，便可送到内部数据总线上。此时如果输出使能OE有效，则数据便可被