基于单片机的可调速音乐流水灯
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4 软件设计调试
软件调试的任务是利用开发工具进行在线仿真调 试，发现和纠正程序的错误，同时也能发现硬件的故障。 软件调试是一个模块一个模块进行的，首先单独调试各 子程序是否能够按照预期的功能工作，接口电路的控制 是 否 正 常 ，最 后 调 试 整 个 程 序 ，尤 其 需 要 注 意 的 是 各 模
块间能否正确地传递参数。
参考文献：
[1] 刘和平.PIC16F87X 单片机使用软件与接口技术 C 语言及 其应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002.
[2] 李朝青.PC 机及单片机数据通信技术[M].北京：北京航空 航天大学出版社，2000.
[3] 刘立民.MCS-51 系列单片机应用系统设计[M].北京：北京 航空航天大学出版社，1999.
③运行方便。等离子体可做成能快速开、关的隐身 系 统 ，快 速 将 信 号 覆 盖 于 电 磁 波 传 输 系 统 ，即 便 是 在 通 信或雷达系统尚未发送或接收的情况下也可以做到。
④根据电磁波在等离子体中的衰减及反射机理，我 们知道等离子体的隐身效果与雷达波长有着密切关系， 雷 达 波 的 波 长 越 长 ，隐 身 效 果 越 好 ，而 涂 层 隐 身 材 料 的 隐身效果随波长的增加而降低。运用等离子体隐身技术 可以有效减小吸波涂层厚度和减轻飞行器质量，同时具 有隐身因素多且效果好、吸收率高、吸波频带宽等优点， 尤其适用于导弹弹头和卫星的隐身。
第 30 卷第 5 期
王鹏勋：等离子体技术对雷达目标隐身的探析
41
乙 乙乙 乙乙 p（z0）=p0exp -4Im k（z）dz
（9）
这里 p0 是电磁波入射时 z=0 处的能量。
电磁波的双程衰减为（dB）：
乙乙 乙 Att=
101g p（z0） p0
=
17.37Im
k（z）dz
（10）
作为例子，考察等离子体电子密度均匀分布时的情
况，由式（5）得：
E =E 2
2
（z） 0
exp（-j2kz）
（11）
则每厘米厚均匀等离子体的能量衰减为：
乙乙 乙 Att=
101g p（z0） p0
=
17.37Im
k（z）dz
=20kjlog10
（e）
（12）
根据式（11），我们知道了等离子体对电磁波的吸收
衰减，在这里，我们以厚度为 1 cm 的均匀等离子体层为
也能达到 20 dB 以上。
1.2
1.0
0.8
0.6
①等离子体隐身技术运用主动控制技术实现隐身， 改变了传统隐身技术被动的劣势，更有利于隐身系统的 维护。
②它并不涉及飞行器本身的空气动力系统及其外 形设计，也就不会影响飞行器的飞行及战术性能。不仅 如 此 ，在 不 影 响 飞 行 器 技 术 性 能 的 同 时 ，等 离 子 体 隐 身 技术还能有效降低飞行器的可探测性。
方向：数字信号处理。
图 2 主程序框图
将 40 芯片的仿真插头插入单片机插座进行调试，检 查各接口是否满足设计的要求，用正常的程序测试硬件 电路的好坏。在第一次插上电源后，发现数码管显示正 常 0 到 9，在音乐模式时，蜂鸣器播放音乐正常，但是发 光二极管时亮时灭，很不稳定。但经过检（下转第 41 页）
扩展键盘控制流水灯花样、控制流水灯显示数字或图案等功能。另外针对单片机演奏音乐时音调和节拍的确定方法，产
生更加纯正的音色。
关键词：单片机；多功能；调速；音乐；流水灯
中图分类号：TP337
文献标识码：A
文章编号：1006-8937（2011）05-0037-01
The adjustable speed music water lamp based on SCM DU Yi
第 30 卷第 5 期 第Vo3l0.3卷0 第N5o.5期
企业技术开发 TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE
2011 年 3 月 Mar.2011
基于单片机的可调速音乐流水灯
杜毅
（广东技术师范学院天河学院，广东 广州 510540）
摘 要：目前，对于单片机流水灯的研究，大多利用 51 单片机，软硬件相结合，构造出最简单的流水灯。文章在此基础上
1 硬件设计
单片机音乐流水灯系统总体设计由 7 个部分构成： 电源模块、晶振电路模块、复位模块、51 单片机、数码管 显示模块、发声模块、流水灯模块。其中 7 个模块连接在 51 单片机上构成一个完整的系统。此系统的原理图如图 1 所示。
晶振模块 复位模块 按键模块
流水灯模块
51
单
数码管模块
片
机
发声模块
电源模块
电阻模块
图 1 单片机多模式音乐流水灯系统原理框图
短路的故障；检查开关/按键是否正常，是否连接正确，为 了保护芯片，应先对各 IC 座电位进行检查，确认无误后 再插入芯片。
开始
初始化
countl=0
Y
模式 0
N
countl=1
Y
模式 1
N
countl=2
Y
模式 2
N
2 软件设计
通过扫描 P2.2 口，判断是否有按键按下，确定应执 行的闪烁功能。主程序在刚上电时系统进行初始化，然 后读一次键开关状态，决定显示的方式。主程序流程图 如图 2 所示。
例，研究它在不同碰撞频率时对于不同频率入射电磁波
的单程衰减，如图 1 所示。由图 1 可知，等离子体对电磁
波有极为明显的吸收衰减，当入射波频率与碰撞频率越
近似时，吸收也会越明显。一般来说，飞行器上可以产生
几厘米到十几厘米厚的等离子体薄层，这时只要合理调
节等离子体碰撞频率与入射波频率的比值，其双程衰减
⑤使用寿命长，易维护，价格相对较低。
4 结语
由于受到技术水平的限制，等离子体隐身技术在军 事领域的运用仍存在许多问题。其中，最主要的问题有 3 个方面：一是无法实现对等离子体发生器部位的隐身； 二 是 在 产 生 等 离 子 体 时 ，需 要 很 高 的 电 源 功 率 ，使 得 发 生器体积较大；三是不易控制等离子体包层厚度。因此， 如何在有效的等离子体包层厚度的前提下，降低等离子 体发生器的功率及ห้องสมุดไป่ตู้积是当下军事领域等离子体隐身 技术运用亟待解决的难题。
[2] 曾淳，常文蔚.等离子体隐身技术分析[J].国防科技参考， 1999，（4）：46-48.
[3] 金兹堡.电磁波在等离子体中的传播[M].北京：科学出版 社，1978.
[4] 刘少斌，莫锦军，袁乃昌.电磁波在不均匀磁化等离子体 中的吸收[J].电子学报，2003，31（3）：372-375.
（上接第 37 页）测电路发现电路虚焊，再次焊接后，电路 可以很稳定地工作。
countl=8 N
countl=9 N
Y
模式 8
Y 音乐模式
3 硬件设计调试
检查所设计的硬件电路板所有的器件和引脚是否 正 确 ，尤 其 是 电 源 的 连 接 是 否 正 确 ；检 查 各 总 线 是 否 有
收稿日期：2010 - 12 - 20 作者简介：杜毅（1973—），女，河南安阳人，硕士研究生，工程师，研究
吸收衰减（dB/cm）
0.4
0.2
0.0 1
Wave Frcq.=4GHz Wave Frcq.=5GHz Wave Frcq.=6GHz
10
100
碰撞频率（Grad/s）
图 1 等离子体对电磁波的吸收衰减
3 等离子体隐身技术的优缺点
等离子体隐身技术与传统隐身技术相比，具有以下 优势：
参考文献：
[1] And rei B.Petrin，Transnission of microwaves through magne－ toactive plasma [J].IEEE Trans PlasmaSci，2001，29（3）：471 478.
（Tianhe College of Guangdong Technical Normal College，Guangzhou，Guangdong 510540，China）
Abstract:At present，the research for microcontroller running water lamp，most using 51 SCM，combining software with hardware， construct the most simple lamp.Based on this，this paper extendes the function of keyboard control water lamp figure，control water lamp shows such as design of digital or function.And furthermore，according to the determine methods of tones and beats when playing music with MCU，produces even more pure timbre. Keywords：SCM；multi- function；speed；music；water lamp
软件调试的任务是利用开发工具进行在线仿真调 试，发现和纠正程序的错误，同时也能发现硬件的故障。 软件调试是一个模块一个模块进行的，首先单独调试各 子程序是否能够按照预期的功能工作，接口电路的控制 是 否 正 常 ，最 后 调 试 整 个 程 序 ，尤 其 需 要 注 意 的 是 各 模
块间能否正确地传递参数。
参考文献：
[1] 刘和平.PIC16F87X 单片机使用软件与接口技术 C 语言及 其应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002.
[2] 李朝青.PC 机及单片机数据通信技术[M].北京：北京航空 航天大学出版社，2000.
[3] 刘立民.MCS-51 系列单片机应用系统设计[M].北京：北京 航空航天大学出版社，1999.
③运行方便。等离子体可做成能快速开、关的隐身 系 统 ，快 速 将 信 号 覆 盖 于 电 磁 波 传 输 系 统 ，即 便 是 在 通 信或雷达系统尚未发送或接收的情况下也可以做到。
④根据电磁波在等离子体中的衰减及反射机理，我 们知道等离子体的隐身效果与雷达波长有着密切关系， 雷 达 波 的 波 长 越 长 ，隐 身 效 果 越 好 ，而 涂 层 隐 身 材 料 的 隐身效果随波长的增加而降低。运用等离子体隐身技术 可以有效减小吸波涂层厚度和减轻飞行器质量，同时具 有隐身因素多且效果好、吸收率高、吸波频带宽等优点， 尤其适用于导弹弹头和卫星的隐身。
第 30 卷第 5 期
王鹏勋：等离子体技术对雷达目标隐身的探析
41
乙 乙乙 乙乙 p（z0）=p0exp -4Im k（z）dz
（9）
这里 p0 是电磁波入射时 z=0 处的能量。
电磁波的双程衰减为（dB）：
乙乙 乙 Att=
101g p（z0） p0
=
17.37Im
k（z）dz
（10）
作为例子，考察等离子体电子密度均匀分布时的情
况，由式（5）得：
E =E 2
2
（z） 0
exp（-j2kz）
（11）
则每厘米厚均匀等离子体的能量衰减为：
乙乙 乙 Att=
101g p（z0） p0
=
17.37Im
k（z）dz
=20kjlog10
（e）
（12）
根据式（11），我们知道了等离子体对电磁波的吸收
衰减，在这里，我们以厚度为 1 cm 的均匀等离子体层为
也能达到 20 dB 以上。
1.2
1.0
0.8
0.6
①等离子体隐身技术运用主动控制技术实现隐身， 改变了传统隐身技术被动的劣势，更有利于隐身系统的 维护。
②它并不涉及飞行器本身的空气动力系统及其外 形设计，也就不会影响飞行器的飞行及战术性能。不仅 如 此 ，在 不 影 响 飞 行 器 技 术 性 能 的 同 时 ，等 离 子 体 隐 身 技术还能有效降低飞行器的可探测性。
方向：数字信号处理。
图 2 主程序框图
将 40 芯片的仿真插头插入单片机插座进行调试，检 查各接口是否满足设计的要求，用正常的程序测试硬件 电路的好坏。在第一次插上电源后，发现数码管显示正 常 0 到 9，在音乐模式时，蜂鸣器播放音乐正常，但是发 光二极管时亮时灭，很不稳定。但经过检（下转第 41 页）
扩展键盘控制流水灯花样、控制流水灯显示数字或图案等功能。另外针对单片机演奏音乐时音调和节拍的确定方法，产
生更加纯正的音色。
关键词：单片机；多功能；调速；音乐；流水灯
中图分类号：TP337
文献标识码：A
文章编号：1006-8937（2011）05-0037-01
The adjustable speed music water lamp based on SCM DU Yi
第 30 卷第 5 期 第Vo3l0.3卷0 第N5o.5期
企业技术开发 TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE
2011 年 3 月 Mar.2011
基于单片机的可调速音乐流水灯
杜毅
（广东技术师范学院天河学院，广东 广州 510540）
摘 要：目前，对于单片机流水灯的研究，大多利用 51 单片机，软硬件相结合，构造出最简单的流水灯。文章在此基础上
1 硬件设计
单片机音乐流水灯系统总体设计由 7 个部分构成： 电源模块、晶振电路模块、复位模块、51 单片机、数码管 显示模块、发声模块、流水灯模块。其中 7 个模块连接在 51 单片机上构成一个完整的系统。此系统的原理图如图 1 所示。
晶振模块 复位模块 按键模块
流水灯模块
51
单
数码管模块
片
机
发声模块
电源模块
电阻模块
图 1 单片机多模式音乐流水灯系统原理框图
短路的故障；检查开关/按键是否正常，是否连接正确，为 了保护芯片，应先对各 IC 座电位进行检查，确认无误后 再插入芯片。
开始
初始化
countl=0
Y
模式 0
N
countl=1
Y
模式 1
N
countl=2
Y
模式 2
N
2 软件设计
通过扫描 P2.2 口，判断是否有按键按下，确定应执 行的闪烁功能。主程序在刚上电时系统进行初始化，然 后读一次键开关状态，决定显示的方式。主程序流程图 如图 2 所示。
例，研究它在不同碰撞频率时对于不同频率入射电磁波
的单程衰减，如图 1 所示。由图 1 可知，等离子体对电磁
波有极为明显的吸收衰减，当入射波频率与碰撞频率越
近似时，吸收也会越明显。一般来说，飞行器上可以产生
几厘米到十几厘米厚的等离子体薄层，这时只要合理调
节等离子体碰撞频率与入射波频率的比值，其双程衰减
⑤使用寿命长，易维护，价格相对较低。
4 结语
由于受到技术水平的限制，等离子体隐身技术在军 事领域的运用仍存在许多问题。其中，最主要的问题有 3 个方面：一是无法实现对等离子体发生器部位的隐身； 二 是 在 产 生 等 离 子 体 时 ，需 要 很 高 的 电 源 功 率 ，使 得 发 生器体积较大；三是不易控制等离子体包层厚度。因此， 如何在有效的等离子体包层厚度的前提下，降低等离子 体发生器的功率及ห้องสมุดไป่ตู้积是当下军事领域等离子体隐身 技术运用亟待解决的难题。
[2] 曾淳，常文蔚.等离子体隐身技术分析[J].国防科技参考， 1999，（4）：46-48.
[3] 金兹堡.电磁波在等离子体中的传播[M].北京：科学出版 社，1978.
[4] 刘少斌，莫锦军，袁乃昌.电磁波在不均匀磁化等离子体 中的吸收[J].电子学报，2003，31（3）：372-375.
（上接第 37 页）测电路发现电路虚焊，再次焊接后，电路 可以很稳定地工作。
countl=8 N
countl=9 N
Y
模式 8
Y 音乐模式
3 硬件设计调试
检查所设计的硬件电路板所有的器件和引脚是否 正 确 ，尤 其 是 电 源 的 连 接 是 否 正 确 ；检 查 各 总 线 是 否 有
收稿日期：2010 - 12 - 20 作者简介：杜毅（1973—），女，河南安阳人，硕士研究生，工程师，研究
吸收衰减（dB/cm）
0.4
0.2
0.0 1
Wave Frcq.=4GHz Wave Frcq.=5GHz Wave Frcq.=6GHz
10
100
碰撞频率（Grad/s）
图 1 等离子体对电磁波的吸收衰减
3 等离子体隐身技术的优缺点
等离子体隐身技术与传统隐身技术相比，具有以下 优势：
参考文献：
[1] And rei B.Petrin，Transnission of microwaves through magne－ toactive plasma [J].IEEE Trans PlasmaSci，2001，29（3）：471 478.
（Tianhe College of Guangdong Technical Normal College，Guangzhou，Guangdong 510540，China）
Abstract:At present，the research for microcontroller running water lamp，most using 51 SCM，combining software with hardware， construct the most simple lamp.Based on this，this paper extendes the function of keyboard control water lamp figure，control water lamp shows such as design of digital or function.And furthermore，according to the determine methods of tones and beats when playing music with MCU，produces even more pure timbre. Keywords：SCM；multi- function；speed；music；water lamp