基于89c51单片机控制的LED音乐彩灯控制器的设计说明

LED模块
提供＋ 5V 工作电源，另一方面为主控模块单片机系统彩灯控制器提供
5V 工作电源。整个系
统工作由软件程序控制运行， 根据需要用户可以在 LED彩灯工作时通过主控模块上的按键来
设定亮灯时间和灯光闪动频率。
上电后系统经过初始化，查询是否有功能切换键按下：有，则进入设定模式状态；无，
则进入默认工作状态。 在设定模式状态下， 可以根据个人爱好及不同场合的需要来指定调用
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,20H,30H,20H,2BH,40H,20H,15H DB 1FH,05H,20H,10H,1CH,10H,20H,20H
用单片机 89C51 产生乐曲音符，再把音谱翻译成计算机音乐语言，由单片机进行信息处理， 再经过信号放大， 由喇叭放出乐曲。 由于音符和节拍都由计算机产生， 所以发言音符和节拍
准确。
单片机奏乐的原理：
通过控制定时器的定时时间来产生不同频率的方波，驱动喇叭发出不同音阶的声
音，再来源延迟常数， 作为数据表格存放在存储器中。 由程序查表得到定时常数和延迟常数，
RET
CONT: INC 20H
;
计数单元内容加 1
MOV TH0,#0DBH
;
MOV TL0,#0FFH
重新送 100MS定时初值
RETI
DAT: DB 18H,30H,1CH,10H,20H,40H,1CH,10H; < 八月桂花遍地开 >的谱表
DB 18H,10H,20H,10H,1CH,10H,18H,40H
除了 T0 定时中断之外，程序的大部分时间是在处理按键的查询和
LED 显示的延时。 3
个按键分别为： K1 按键，从左到右点亮 LED，K2 按键，从右到左点亮 LED，用户自己定义方
式点亮 LED。在每次的 T0 定时中断服务子程序里，需要对各种时间寄存器和模式寄存器进
行加 1 或者清 0，为主程序查询作准备，同时查询是否已中断
定各种模式工作时间 Ti ，以及确定在各种亮灯内点亮和熄灭各种状态
LED 灯等。整个系统
.
.
.
软件由程序、各种模式子程序、 1ms 中断服务子程序、调用循环程序组成。利用
T0 定时器
作为定时基本单位， 根据模式需要计算好各控制信号的发生时刻， 根据移位触发的翻转时刻
步调一致，使 LED 彩灯按照设计的模式工作。
MOVC A,@A+DPTR ;
取节拍常数送 R7
MOV R7,A
SETB TR0
;
启动定时器 T0
MUSIC2;NOP
CPL P1.0
;
输出电平取反
MOV A,R6
MOV R3,A
;
LCALL DEL20
音阶常数送 R3
MOV A,R7
;
节拍常数送 A
CJNE A,20H,MUSIC
;
节拍时间到否？
和熄灭时刻就可以组合础各种亮灯效果。
2.1 原理框图
扬声器
功率放大电路 LM386
电源电路
彩灯驱动显示电路
复位电路
时钟电路
2.2 电路原理图
2.3 工作原理
根据设计要求可以把电路组成部分分为音乐控制部分，整个系统有
3 个或以上的
控制开关。控制彩灯闪烁快慢的时钟信号
CLK-IN ，音乐控制按钮，清零端 CLRDENG等。利
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,#> (65536-4000) MOV TL0,#< (65536-4000) PUSH A PUSH PSW DJNZ R4,X2 MOV R4,#250 CALL CLOCK CALL DISP X2: CALL SCAN
计，使单片机 P0 口作为三色 LED驱动信号输出口及移位时钟 CLOCK信号， 8951 的 P0 为 LED
的输出口。
软件设计
LED彩灯控制器最大特点在于所有亮灯模式均由软件控制完成。
系统中软件可以分为主
程序和中断服务子程序。 上电后在按键控制灯的闪烁方式， 通过软件来控制循环， 以一个单
位实际 1ms的 T0 定时为中断服务子程序。 在这个 1ms的 T0 定时基础上， 可以根据需要来确
.
.
.
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,00H END 时钟控制部分源程序： ORG 00H JMP START ORG 0BH JMP TIM0 START:MOV 28H,#00
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
立工作子程序，其中设定了从左到右点亮 亮方式。
LED，从右到左点亮 LED，还有自己定义的 LED 点
因此在 LED 彩灯上电工作后，可以方便地通过主控模块上的显示器指定
LED 彩灯当前
工作模块，工作时间 Ti ，频率 Fi 等实时参数。若实际应用需要根据不同场合和时间来改变
彩灯闪亮效果，可以通过主控模块上的按键来设定
Y
Y
恢复初始条件 A 清零
延时 1s 后再循环
.
.
.
N 音阶常数送 6 取节拍常数送 R7 启动 T0 计数 P2.0 取反 按 R6 延时 节拍时间是否到？ N 停止 T0 计数，中断计数， 20H单元清零， DPTR加 1 Y
2.4 音乐彩灯控制程序代码
音乐播放源程序： （采用定时器 T0，定时器方式 1）
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 TR0 LOOP: JB P0.0,N2 CALL DELAY MOV A, 2CH ADD A,#01H DA A MOV 2CH,A CJNE A,#60H,N1 MOV 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,$
;
为取下一个音阶常数准备
LJMP MUSIC1
END0: MOV R2,#200
;
歌曲结束，延时 1 秒后继续
MUSIC6:MOV R3,#250
LCALL DEL20
DJNZ R2,MUSIC6
LJMP MUSIC0
DEL: MOV R4,#05H
DEL4: NOP
DJNZ R4,DEL4
DJNZ R3,DEL
中断计数单元清零
MUSIC1: CLR A
MOVC A,@A+DPTR ;
查表取音阶常数
JZ END0
;
是结束符？
CJNE A,#0FFH,MUSIC5 ;
是休止符？
LJMP MUSIC3
;
产生 100MS停顿
MUSIC5: NOP
MOV R6,A
;
音阶常数送 R6
INC DPTR
;DPTR+1
MOV A,#0
电路结构复杂、 电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，
亮灯模式少而且样式
单调，缺乏用户可操作性……
本方案提出一种基于 8951 单片机的彩灯控制方案，实现对 LED 彩灯的控制。 本方案以
8951 单片机作为主控核心，在主控模块上设有
3 个按键和 8 个 LED显示灯，根据需要可以
编写若干种亮灯模式，利用其内部定时器 T0 实现一个基本单位时间为 1ms 的定时中断，根
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,20H,1CH,10H
LED不同的闪烁频率 Fi 和亮灯时间 Ti ，
以便符合实际需要。 此外如果对某一种模式感兴趣需要仔细观看该种亮灯模式，
可以让程序
循环。
硬件设计
LED彩灯系统包括，即 LED彩灯控制器（ 8951 主控模块） ，LED彩灯在 8951 外部接一个
震荡时钟频率。用 8951 的控制器，具有按键、显示等功能，并利用
.
.
.
MOV 20H,#00H
;
为下一个音阶常数做准备
INC DPTR
LJMP MUSIC1
MUSIC3: NOP
:
休止 100MS
CLT TR0
MOV R2,#14H
;R2
＝ 20
MUSIC4:NOP
MOV R3,#250
;R3=250
LCALL DEL20
DJNZ R2,MUSIC4
INC DPTR
分别用以控制定时器产生方波的频率和发出该频率方波的持续时间。
当延迟时间到时， 再查
下一个的定时常数和延迟常数，依次下去，就可以自动演奏乐曲。
工作程序流程图如下：
开始
T0 初始化， A 清零，开中断，中断计数 20H单元，清零
查首地址送 DPTR
查表取常数
是结束符 00H？
延时 100ms
N
是休止符 FFH？
据各种亮灯时间的不同需要， 在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号， 然后驱动各种颜色的
灯亮或灭。与普通 LED彩灯相比，具有体积小、价格低、功耗低等优点。
2 系统功能
LED彩灯用软件控制硬件的方式来控制彩灯闪烁， 即彩灯控制器和管内 LED模块。 彩灯
采用 8951 提供＋ 5V 电压工作，经过电源变换，输出直流工作电压，一方面为管内
ORG 000H
LJMP START
ORG 000BH
AJMP CONT
ORG 0100H
STATR:MOV SP,#50H
MOV TH0,#0DBH
MOV TL0, ＃ 0FFH
MOV TMOD,#01H
MOV IE,#82H
MUSIC0:MOV DPTR,#DAT ; 表首地址送 DPTR
MOV 20H,#00H ;
8951 的 P0 口的 8 个输
出端上面焊有 8 个 LED彩灯，使用彩灯在软件的控制下工作。
主控模块电路设计
主控模块电路如图 1 所示。主控模块主要设计器件有 89C51，8 个 LED显示器， 3 个开
关按键， 1 个稳压器（ 5V 电压），1 个外部晶振振荡器信号输出驱动， 4 个电阻。通过软件设
基于 89c51 单片机控制的 LED音乐彩灯控制器的设计
随着人们对房屋的装饰需要彩灯，在许多城市可以看到彩色霓虹灯。
LED 彩灯由于其丰富的
灯光色彩， 便宜的造价以及简单等特点而得到了广泛的应用， 用彩灯来装饰街道和城市建础
物已经成为一种时尚。但目前市场上各种各样的
LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，
1ms，若 1ms到了，则对按键
一次，是否有按下并进行相应子程序处理。
主程序除了调用各种子模式子程序，调用
LED 显示子程序和延时子程序之外，还一直
保持查询是否有功能切键按下以及是否有模式改变按键按下，
一旦有功能切换键和模式改变
键按下， 就会进入相应的按键处理。 程序流程如图 2 所示亮灯模式， 只要控制好各色灯触发
哪种模式，并且可以改变每种模式的时间 T1、频率 F1 参数，在工作状态下， LED彩灯控制
器按照程序设定好的若干亮灯花样模式Байду номын сангаас序顺序调用往下走，
开始工作， 依次 8 个等亮完为
一个亮灯周期， 然后再回主循环继续工作， 同样如果想进入其它设定模式状态， 只需按下功
能切换键即可。整个 3 种亮灯模式时间可以看作一个大周期 T, 对于每一个模式编写一个独