摘 要
随着人们生活水平的提高和建立绿色城市的向往，音乐灯以其独特的魅力和特殊的功能，愈来愈成为休闲娱乐产业中的一项重要产品,音乐灯的兴建也越来越多。
根据目前音乐灯的发展现状，介绍了一个以STC89C52单片机为核心的小型音乐灯控制系统。给出了一个简洁的单片机控制电路，分析了输出地址，描述了不同类型的输出电路和输入电路；介绍了从特定构造的彩灯中获得决定彩灯动作的彩灯数据的原理；给出了主程序框图和看门狗子程序。采用程序控制来控制花型。音频信号还影响灯光色彩和灯光光线明暗的变化。从而使灯光色彩、灯光的闪烁音乐节奏而变化。
关键词：音乐灯；单片机；单片机控制；
ABSTRACT
With the improvement of people's living standard and yearn for building green city, music fountain is more and more popular for its unique charm and special function large numbers of music fountain is increasingly built.
According to the present situation of music fountain now, control system of mini type music Fountain based on STC89C52 SCM was introduced．A succinct SCM control circuit was pre---to obtain data from a specific fountain pool .Was elaborated，which will affect actions of the p001．Finally, the structure drawing of main program and the watchdog program were put forward. The flower shapes are controlled by program controlling or man-made keystroke controlling electromagnetic valves. The color、the light and shade of ray are changed by musical signals. So that the color、the light and shade of ray、the spring form is changed with music's rhythm when music is played．
Key Words: SCM；SCM control；
目录
[摘 要............................................................................................................................. 1](#摘 要............................................................................................................................. 1)
[ABSTRACT.................................................................................................................. 2](#ABSTRACT.................................................................................................................. 2)
[第1章 绪 论............................................................................................................... 4](#第1章 绪 论............................................................................................................... 4)
[1.1课题背景.......................................................................................................... 4](#1.1课题背景.......................................................................................................... 4)
[1.2 音乐灯的发展和现状..................................................................................... 5](#1.2 音乐灯的发展和现状..................................................................................... 5)
[第2章 音乐灯控制系统硬件设计............................................................................. 6](#第2章 音乐灯控制系统硬件设计............................................................................. 6)
[2.1 控制系统硬件总体设计方案......................................................................... 6](#2.1 控制系统硬件总体设计方案......................................................................... 6)
[2.2音乐信号的采集.............................................................................................. 7](#2.2音乐信号的采集.............................................................................................. 7)
[2.2.1 音频放大电路的设计........................................................................... 7](#2.2.1 音频放大电路的设计........................................................................... 7)
[2.2.2 采样定理............................................................................................... 9](#2.2.2 采样定理............................................................................................... 9)
[2.3 单片机电路................................................................................................... 10](#2.3 单片机电路................................................................................................... 10)
[2.3.1 单片机的概述..................................................................................... 10](#2.3.1 单片机的概述..................................................................................... 10)
[2.3.2 时钟电路的设计.................................................................................. 11](#2.3.2 时钟电路的设计.................................................................................. 11)
[2.4 AD转换电路.................................................................................................. 11](#2.4 AD转换电路.................................................................................................. 11)
++[2.4.1 ADC0809模数转换原理及主要技术指标......................................... 12](#2.4.1 ADC0809模数转换原理及主要技术指标......................................... 12)++
++[2.4.2 ADC0809与单片机的接口电路......................................................... 13](#2.4.2 ADC0809与单片机的接口电路......................................................... 13)++
++[2.4.3 输入电路........................................................................................... 13](#2.4.3 输入电路........................................................................................... 13)++
[2.5灯光硬件方案设计........................................................................................ 14](#2.5灯光硬件方案设计........................................................................................ 14)
[2.6解决系统时间滞后硬件电路设计................................................................ 15](#2.6解决系统时间滞后硬件电路设计................................................................ 15)
[第3章 灯控制系统软件设计................................................................................. 16](#第3章 灯控制系统软件设计................................................................................. 16)
[3.1彩灯数据........................................................................................................ 16](#3.1彩灯数据........................................................................................................ 16)
[3.2主程序框图.................................................................................................... 18](#3.2主程序框图.................................................................................................... 18)
[3.3 歌曲存储模块............................................................................................... 21](#3.3 歌曲存储模块............................................................................................... 21)
[3.3.1音频脉冲的产生.................................................................................. 21](#3.3.1音频脉冲的产生.................................................................................. 21)
[3.3.2音乐程序.............................................................................................. 23](#3.3.2音乐程序.............................................................................................. 23)
[3.4灯光控制模块................................................................................................ 26](#3.4灯光控制模块................................................................................................ 26)
[结 论........................................................................................................................... 29](#结 论........................................................................................................................... 29)
[致 谢........................................................................................................................... 30](#致 谢........................................................................................................................... 30)
[参考文献..................................................................................................................... 31](#参考文献..................................................................................................................... 31)
[附 录........................................................................................................................... 32](#附 录........................................................................................................................... 32)
[附录1................................................................................................................... 32](#附录1................................................................................................................... 32)
[附录2................................................................................................................... 33](#附录2................................................................................................................... 33)
第1章 绪 论
1.1课题背景
随着人们生活水平的提高，人们对环境的要求越来越高,城市环境建设日益为人们所重视。灯作为一种观赏性较高的艺术,不断的出现在城市的广场、公园及其它公共场所，早些的灯都是固定不可调的，显得有些单调，随着科技的发展音乐灯也进入了我们的城市。音乐灯是现代科技与艺术的综合，音乐灯将喷水图形、彩色灯光及音乐旋律构成一个有机的整体，随着乐曲旋律和节奏的变化，在五彩绚丽的变幻灯光照耀下，构成一幅幅奇妙无比的景观、令人赏心悦目，叹为观止，在视听上获得极大的享受。音乐灯的起源于1930年，德国人首先带出灯的概念，此后经过多年的发展，其音乐灯的设计及构造已变得更大型及复杂。随着我国改革开放政策的不断实施，80年代中，我国也相继引进和自行设计建造了多座音乐灯，为美化环境，活跃人民的文化生活起了良好的作用。通过学习和引进国外先进技术，加上自行研究和开发，灯的面貌不断更新，各种新型层出不穷，音乐灯还可以同水幕电影、激光表演和舞台表演相结合，产生令人难忘的艺术效果。我国现有上百家灯水景设备制造厂，经过市场竞争、优胜劣汰，我国已经出现了几家综合实力较强的大型灯景工程公司，能够独立建设投资上千万元的特大型灯景工程，并创造了一些世界之最的新记录。总体上说，我国的灯水景技术已经达到了国际先进水平，其建设规模和市场需求更是其他国家所难以相比的。
1.2 音乐灯的发展和现状
北京石景山古城公园的音乐灯，在悠扬动听的音乐声中，可产生五六种变化，时而转动如银伞，时而飘忽如玉带，时而如金蛇狂舞，时而旋转飞溅···喷出的花形有昙花、菊花、扶桑花、百合花和曼陀罗花，这是在80年代初期中国较早建设的一个音乐灯。
南昌的秋水广场是由"落霞与孤鹜齐飞，秋水共长天一色"的意境得名，秋水广场就是以灯为主题，集旅游、观光、购物的大型休闲广场。他的音乐灯最吸引人注目，是国内最大的音乐灯群，是南昌的一俏丽景观，人们可以一边欣赏音乐，一边观看滕王阁的美景。
新加坡圣淘沙旅游区的音乐的设计与效果也是值得参考的，它布置在一个空旷而略有坡度的空间，面积很大，与圣淘沙车站前的长形成共同组成为一个长达数百米的综合系列灯，音乐灯位于系列灯的顶端。舞台为一假山堆叠的西洋式半圆柱廊组成，共分3层。白天，假山瀑布及两侧的灯群与3层水池形成一处动静结合的较为文雅悠扬的水景园，入夜则有五光十色，优美动听的灯景观，整个舞台区域东西面阔近百米，南北深度约40m，成为目前亚洲最大的音乐灯之一。表现出壮阔、绚丽的水景之美。
以上几处音乐灯从建筑形势、音乐曲调及水舞表演的角度展现了音乐灯的美丽姿态，但是都属于大型的音乐灯，其控制系统也多采用PLC逻辑编程控制，造价高，流量需求大，一般为专门的定量设计。即使这样，国内外的音乐灯控制系统设计均以达到成熟的水平，而且还有专门的生产设计厂家，提供设计、灯设备及安装等服务。目前，国内的音乐灯逐渐向智能化、分散化、综合化、多样化的方向发展，于是对灯控制系统的设计也提出了更高的要求。
第2章 音乐灯控制系统硬件设计
2.1 控制系统硬件总体设计方案
该音乐灯控制系统的总体结构如图2.1所示，由音乐输入系统、数模转换系统、单片机控制系统和输出控制系统等组成。
图2.1 系统总体结构框图
2.2音乐信号的采集
前面已经介绍过，本文的研究针对的是采用外部音源的灯系统，因此在对
音乐信号进行特征识别前首先要完成对模拟音乐信号的采集。音乐信号的采集主
要包括音频放大和 A/D 转换两个过程，下面分别进行分析。
2.2.1 音频放大电路的设计
外部音源信号的幅度一般较弱，因此必须要对原信号进行放大处理后才能送入A/D 转换器。本文选择了 LM386 芯片设计音频放大电路。LM386 是美国国家半导体公司（NS）推出的系列功率放大集成电路的一种，LM386 具有功耗低、工作电压范围宽、所需外围元件少等特点，在电子设备的音频放大电路设计中应用非常广泛，它使用了 10 只晶体管构成了输入级、电压增益和电流驱动级。其中 T1~T6 组成 PNP 型复合差分放大器，T5、T6 为镜像恒流源，作为 T3、T4 的有源负载，使输入级有稳定的增益。电压增益级由接成共发射极状态的 T7 承担，其负载也使用了恒流源，整个集成功放的开环增益主要由该级决定。T8、T9 复合为一个 PNP 管，和 T10 共同组成互补对称射极输出电路，以供给负载以足够的电流。D1、D2 提供了 T8、T9、T10 所需的偏置，使末级偏置在甲乙类状态。R5~R7 构成内部反馈环路。从图 3.2.1 可以看出，LM386 采用双列 8 脚封装结构，它的工作电压范围为 4~12V，静态电流 4mA，最大输出功率 660mW，最大电压增益 46dB，增益带宽 300kHz，谐波失真 0.2%。
图2.2.1 LM386 封装形式及引脚定义
在 LM386 的 DataSheet 上，提供了两种典型放大电路的设计方案。一种是在
LM386 的 1 脚和 8 脚之间不接其他元件，此时放大电路的增益仅由内部电阻 R5~R7决定，为 20 倍数（26dB），这种方式外部电路元件最少，也最为经济。另一种通
过在 1 脚和 8 脚之间串接不同的阻容元件，改变放大电路的交流反馈量，从而改变放大电路的闭环增益。音乐信号的放大采集如图 2.2.2 所示。外部音源（声卡、CD 机等）的模拟音乐信号分左、右声道分别进入放大电路，经过信号放大后，得到幅值放大后的音频信号。从图 3.2.2 可以看出放大电路的具体设计。在 LM386 的 1 脚和 8 脚之间串接一个 10 微法的电容 C4，使内部电阻 R6 被交流旁路，放大电路的增益能达到最大值，200 倍数（46dB）。再对音频放大电路的外围电路进行设计，电路中电容 C1、C6 作为隔直电容，电位器 P1 用于调节音量的大小，元件 R2、C5 有助于旁路高频噪音和改善输出的音质。电容 C3 作为去耦电容，一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声。电容 C2 则是作为旁路电容，将信号的中高频噪音旁路到地。经过放大电路的音频信号就送入 A/D 转换器进行采样，这里 A/D转换器要设置为双极性，即能接收负信号。
图 2.2.2 音乐信号放大采集
2.2.2 采样定理
采样是指用一较高频率的开关脉冲对模拟信号进行取样，取出脉冲到来时刻
所对应的模拟信号的幅度，这样就可以得到一连串幅度变化的离散脉冲。用这些
离散脉冲序列代替原来时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。
如图 3.2.2 所示，在对音乐信号进行放大处理后，就要通过 A/D 转换将模拟信号采集进计算机，这就是音乐信号的采样。我们在对一个连续的音乐信号进行采样时，为了使采样后的样本序列能够包含足够的信息以使其能够较正确地重现原来的模拟信号，在采样时应当使采样频率满足采样定理的要求。采样定理的描述为"对一个模拟信号进行离散化时，只要满足采样频率fs 大于或等于被采样信号的最高频率fm的2 倍，就可以通过理想的低通滤波器，从样本值序列信号中无失真地恢复出原始模拟信号"，这里的fm称为香农频率，这个采样定理又称为香农采样定理。实际应用中为了较好的防止频谱混叠失真，采样频率一般要稍大于信号最高频率的 2 倍。比如乐曲的音域频段如果在 50Hz~4000Hz 内，就要将 A/D 转换器的采样频率选定为 10kHz，才能满足香农采样定理的要求。
2.3 单片机电路
单片机要采集音乐信号，并据此调节I/O口的输出来控制彩灯。主芯片选用STC89C52单片机。STC89C52单片机是一个低功耗，高性能的51内核的CMOS 8位单片机，片内含8K空间的可反复擦写1000次的Flash只读存储器，具有256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个I/O口，1个看门狗定时器，3个16位可编程定时器，具有ISP功能，能够满足设计要求。使用简单且价格非常低廉。故系统的主控制器采用此方案。
图2.3 89C51芯片
2.3.1 单片机的概述
STC89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存取器（RAM）,器件采用ATMEL公司的ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。STC89C52提供一下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个双全工串行通信口，片内震荡器及时钟电路。同时，STC89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
单片机有四个数据输出端口，P0口、P1口、P2口、P3口。由于P3口还有许多特殊功能，如读写控制、串行通信、外部中断等功能，所以P3口不用作数据输入输出端口。P0口具有很强的带负载的能力，除了用作地址总线低八位以外，还兼作访问外接扩展程序内存时数据总线以及与A/D转换器ADC0809L连接的资料线。P1口、P2口带负载能力相对比教弱，而P2口需要用作访问外接内存的高八位地址线，因此P2口也不作为数据输入输出口，剩下的P1口作为资料输出口。
2.3.2 时钟电路的设计
STC89C52芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器，如图2---13所示：
图2-13自激振荡器
2.4 AD转换电路
2.4.1 ADC0809模数转换原理及主要技术指标
ADC0809是M美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片
1．主要特性
1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）
4）单个＋5V电源供电
5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度
7）低功耗，约15mW。
2．内部结构
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近。
3．外部特性（引脚功能）
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。下面说明各引脚功能。
IN0～IN7：8路模拟量输入端。
2-1～2-8：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路
ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。
EOC： A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。
REF（+）、REF（-）：基准电压。
Vcc：电源，单一＋5V。
GND：地。
4.ADC0809的工作过程
首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。
转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。
（1）定时传送方式
对于一种A/D转换其来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128μs，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。
（2）查询方式
A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。
（3）中断方式
把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。
不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。
2.4.2 ADC0809与单片机的接口电路
ADC0809模数转换器与STC89C52单片机的接口电路如图9所示
图10 ADC0809与STC89C52单片机接口电路
D0～D7接51单片机的P1口(P1.0～P1.7)
2.4.3输入电路
在这里，输入电路是指能对乐曲启停、乐曲节奏和声音强弱等进行检测并将检到的信号以电平、脉冲或数字形式送至单片机的电路。为说明简单计，这里仅介绍能反映乐曲启停的奏曲信号电路。因为有了它，音乐已不再仅是背景音乐，音乐已用来控制整个的动作与否，因而已达到了音乐灯的最基本要求。
奏曲信号电路的框图如图2.4.2所示。左右两路立体声信号经混合后送限幅放大电路放大，这样即使是极弱的乐曲信号也能有足够强度媳信号输出。整流滤波电路用以将信号转为单向信号。电压比较器用以将大于基准电压的单向信号变换成低电平有效的奏曲信号由之端输出。通过调整基准电压，可使电路既不受干扰的影响又灵敏度最大。奏曲信号电路的输出经R3送至光耦4N35在单片机P1．5引脚产生一低电平信号。
图2.4.2奏曲信号电路框图
2.5灯光硬件方案设计
方案一：使用大功率，不同颜色的发光二极管。
方案二：使用LED水下低压彩灯。LED-水下彩灯系列除广泛使用于灯，瀑布水下照明外，还可用于假山，桥梁等投光照明。 水下彩灯均采用著名荷兰菲利蒲公司产品，产品结构合理，色彩鲜艳，并进一步改进了其密封、防护和接线方式，广泛适合于各种灯。
本次设计采用水下照明和闪光彩灯，水下照明采用LED水下低压彩灯两个，闪光彩灯采用不同颜色的发光二极管。
图2.6 彩灯的连接
2.6解决系统时间滞后硬件电路设计
由于单片机采集数据并处理需要一定的时间，加上电机响应和水柱显示也需要一定的时间。电机由一种转速到另一种转速的响应时间可以查电机参数得到，电动机的响应时间为0.04S，单片机采集处理数据程序约为100句，约为0.6ms，水柱的显示延时可以通过水闸效应计算出来，经计算总延时约为0.2S。提出两种解决方案。
方案一：采用预处理，即把要控制的音乐元素提前编辑好，提前控制。
方案二：采用把音乐延时播放，即在音乐源与音响间加延时电路，调节参数，使音乐与水柱的变化同步。
音乐元素提前预处理一般使用在工控机等数字处理能力非常强的控制系统中，使用单片机一般实现不了这个预处理目标。因此采用延时电路6把音乐延时播放，选择方案二。
第3章 灯控制系统软件设计
程序采用模块化结构，所有用到的常数或数组都用EQU或DATA或DB伪指令定义与命名，以使程序易于修改、调试和升级。本系统将TO溢出中断用于软件看门狗。
3.1主程序
程序重新设置后，进入0000H开始的主程序，其流程图如图3.2所示。可以看出：P1．4上的开关K决定是否测试输出通道；乐曲是否演奏决定了灯是否有动作，即P1．5的电平；拔码开关的设定值决定了延时多少倍的0．1秒时间，即动作改变的时间间隔：奏曲每停一次(大多数乐曲奏曲中间不会停)，下次再奏曲就换一组花样数据，若用完了最后一组，以后就从头再取。也就是多个乐曲依次轮流循环使用编制好的灯花样数据。
3.2 歌曲存储模块
3.2.1音频脉冲的产生
若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将I/O反相，然后重复计时再反相。就可在I/O引脚上得到此频率的脉冲。利用单片机的内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法产生不同音阶，例如，频率为523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令计数器计时956μs/1μs＝956，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。
表3.1 C调各音符频率与计数值T的对照表
|-------|------|---------|-------|------|---------|
| 音符 | 频率Hz | 简谱码(T值) | 音符 | 频率Hz | 简谱码(T值) |
| 低1DO | 262 | 63628 | #4FA# | 740 | 64860 |
| #DO# | 277 | 63731 | 中5SO | 784 | 64898 |
| 低2RE | 294 | 63835 | #5SO# | 831 | 64934 |
| #2RE# | 311 | 63928 | 中6LA | 880 | 64968 |
| 低3M | 330 | 64021 | #6 | 932 | 64994 |
| 低4FA | 349 | 64103 | 中7SI | 988 | 65030 |
| #4FA# | 370 | 64185 | 高1DO | 1046 | 65058 |
| 低5SO | 392 | 64260 | #1DO# | 1109 | 65085 |
| #5SO# | 415 | 64331 | 高2RE | 1175 | 65110 |
| 低6LA | 440 | 64400 | #2RE# | 1245 | 65134 |
| #6 | 466 | 64463 | 高3M | 1318 | 65157 |
| 低7SI | 494 | 64524 | 高4FA | 1397 | 65178 |
| 中1DO | 523 | 64580 | #4FA# | 1480 | 65198 |
| #1DO# | 554 | 64633 | 高5SO | 1568 | 65217 |
| 中2RE | 587 | 64684 | #5SO# | 1661 | 65235 |
| #2RE# | 622 | 64732 | 高6LA | 1760 | 65252 |
| 中3M | 659 | 64777 | #6 | 1865 | 65268 |
| 中4FA | 698 | 64820 | 高7SI | 1967 | 65283 |
每个音符使用一个字节，字节的高4位代表音符的高低，低4位代表音符的节拍，表3.2节拍与节拍码的对照。如果1拍为0.4秒，1/4拍是0.1秒，只要设定延迟时间就可求得节拍的时间。假设1/4拍的节拍时间为DELAY，则1拍应为4DELAY，以此类推。所以只要求得1/4拍的DELAY时间，其余的节拍就是它的倍数，如表3.3为1/4和1/8节拍的时间设定。
表3.2 节拍与节拍码的对照
|-----|---|---|---|---|--------|
| 节拍码 | 节拍数 || 节拍码 || 节拍数 |
| 1 | 1/4拍 || 1 || 1/8拍 |
| 2 | 2/4拍 || 2 || 1/4拍 |
| 3 | 3/4拍 || 3 || 3/8拍 |
| 4 | 1拍 || 4 || 1/2拍 |
| 5 | 1又1/4拍 || 5 || 5/8拍 |
| 6 | 1又1/2拍 || 6 || 3/4拍 |
| 8 | 2拍 || 8 || 1拍 |
| A | 2又1/2拍 || A || 1又1/4拍 |
| C | 3拍 || C || 1又1/2拍 |
| F || 3又3/4拍 || ||
| | | | | | |
表3.3 各调1/4节拍的时间设定
|------|-------|------|-------|
| 曲调值 | DELAY | 曲调值 | DELAY |
| 调4/4 | 125毫秒 | 调4/4 | 62毫秒 |
| 调3/4 | 187毫秒 | 调3/4 | 94毫秒 |
| 调2/4 | 250毫秒 | 调2/4 | 125毫秒 |
表3.4简谱对应的简谱码、T值
|----|----|-------|-----|----|----|-----|-------|
| 简谱 | 发音 | T值 | 简谱码 | 简谱 | 发音 | 简谱码 | T值 |
| 5 | 低音 | 64260 | 1 | 6 | 中音 | 9 | 64968 |
| 6 | 低音 | 64400 | 2 | 7 | 中音 | A | 65030 |
| 7 | 低音 | 64524 | 3 | 1 | 高音 | B | 65058 |
| 1 | 中音 | 64580 | 4 | 2 | 高音 | C | 65110 |
| 2 | 中音 | 64684 | 5 | 3 | 高音 | D | 65157 |
| 3 | 中音 | 64777 | 6 | 4 | 高音 | E | 65178 |
| 4 | 中音 | 64820 | 7 | 5 | 高音 | F | 65217 |
| 5 | 中音 | 64898 | 8 | | 高音 | 0 | |
3.3.2音乐程序
先根据乐谱的音符按表3.1建立T值表的顺序，把T值表建立在TABLE1，构成发音符的计数值放在TABLE中；简谱码（音符，参照表3.4）为高4位，节拍（节拍数，参照表3.2）为低4位，音符节拍码放在程序的"TABLE"处。
3.4灯光控制模块
LC182是音频调制彩灯控制专用芯片，其内部分配器频率的高低受音频信号大小的调制，特别适用于声光音响控制场合，可直接驱动驱动众多发光二极管闪光，也可驱动交流彩色电灯作循环闪光。LC182为四路驱动输出。他们的内部均有信号整流电路。压控振荡器，脉冲分配器。在本系统中，单片机便开启LC182时，LC182四路输出依次变为高电平，其循环频率约为0.5～1HZ,一有音乐信号的输入，彩灯的循环频率随音频信号的大小而变化，其最高循环频率为15HZ。
结 论
灯不但是园林、城市街道广场和公共建筑等的装饰品之一，而且它的出现给人们带来了无限的欢乐，并且单一的灯逐步发展成种类繁多、造型优美、花型变化灵活的音乐灯，同时加上灯光艺术，使灯更加华丽、更加引人注目，因此成为现代社会较为流行的一种观赏景观。音乐灯的开发研究具有很大的发展前景，目前国内外同行业的技术无不体现着高科技技术在娱乐业的广泛应用。本文阐述的只是一些初步的研究与开发，如何提高音乐节拍与灯的同步，全面考虑音乐的要素的识别和提取、实现音乐与灯的完美结合应该是一个艰巨的挑战。
本文设计的音乐灯控制系统是旅游景点内用的小型音乐灯，具有造型优美、营业性强、控制简单可靠的特点，充分体现了经济型和实用性的原则，并且灯的安装方便、维护简单，能够满足用户的需求。
在系统设计中，运用流体力学理论设计了灯的管路系统；运用单片机实现了乐曲播放和流量及花型控制；运用Protel软件设计出了控制系统的控制电路。
不足之处在于：系统利用的是单片机产生方波信号控制扬声器发音，所以播放的只能是音乐的曲调，而不是真人真唱的歌曲。
致 谢
我在这次毕业设计过程中，得到了老师们和同学们的大力帮助。特别要感谢我的指导老师季鸿雁老师以及杨世忠老师，在将近三个月的设计中，从最初的选题、方案拟定及方案确定，到具体的设计过程中，所遇到的问题和困难，如何解决这些问题及困难，以及最后的设计审查，二位老师都给以了细心的指导和纠正。使得我的毕业设计才顺利的圆满的完成。
此外，还要感谢自动化学院的全体老师，是他们给我打下了坚实的基础，为我的毕业设计做出了良好的铺垫，也为我的毕业设计提供了不少的意见和建议，在此表示衷心的感谢。
通过这次毕业设计，我学会了如何综合运用所学的专业知识，如何查阅相关资料，并从中提取有用信息来帮助我完成设计。使我深深地感到：作为一个设计者，如何进行一个产品的开发和设计，并对其设计过程如何进行优化选择有了初步的认识，为以后的工作打下了坚实的基础。我所获得的这些知识都是青岛理工大学对我辛勤培养的结果。因此，我要感谢母校的各级领导及老师们，谢谢你们四年来对我的教育和引导。
由于本人水平有限、经验不足、时间仓促，设计中难免存在不足之处，敬请各位老师批评指正。
参考文献
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【2】陈一民,刘云超,陈琳,李元. 音乐灯系统的可视化设计及实时仿真J计算机工程, 1999,(08)
【3】李华，胡汉才．灯设计设备手册［Ｐ］．北京：高等教育出版社，2006 ：56-70
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【5】任致程．实用电动机控制电路350例M．北京：人民邮电出版社，2002．132---134
【6】吴仁华，祁大勇．灯光控制系统的设计．北京：北京航空航天大学学报，2003：35-35
【7】崔玉周，杨吉，刘文斌．接口技术．水利与建筑工程学报，2007,5(1)：73-75
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【10】张均，廖建波．小型音乐灯控制系统设计．江西农业大学学报，1999,21(4)：619-621
【11】吴金戌，沈庆阳．8051单片机实践与应用T．北京：清华大学出版社，2002：124-130
附 录
附录1
附录2 程序
#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit led1=P0^7;
sbit led2=P0^6;
sbit led3=P0^5;
sbit led4=P0^4;
sbit led5=P0^3;
sbit led6=P0^2;
sbit led7=P0^1;
sbit led8=P0^0;
//ADC0809
sbit ST=P3^6; //A/D 转换启动信号
sbit EOC=P3^5; //转换结束信号，高电平有效。
sbit OE=P3^4; //输出允许信号，高电平有效
uchar h1,date;
void delay(uint z)
{
uchar y;
for(;z>0;z--)
for(y=120;y>0;y--);
}
/***********读数模转换数据********************************************************/
//ADC0809读取信息1-8
uchar ADC0809()
{
uchar temp_=0x00;
//初始化高阻太
OE=0;
//转化初始化
ST=1;
//开始转换
ST=0;
//外部中断等待AD转换结束
while(EOC==0)
//读取转换的AD值
OE=1;
temp_=P1;
OE=0;
return temp_;
}
void kz() //控制灯
{
date=ADC0809();
h1=(255-date);
delay(h1);
if(h1>30) led1=1; else led1=0;
if(h1>70) led2=1; else led2=0;
if(h1>100) led3=1; else led3=0;
if(h1>130) led4=1; else led4=0;
if(h1>160) led5=1; else led5=0;
if(h1>180) led6=1; else led6=0;
if(h1>200) led7=1; else led7=0;
if(h1>220) led8=1; else led8=0;
delay(date);
}
void main()
{
while(1)
{
kz(); //控制灯
}
}