音乐彩灯控制器设计方案.doc

音乐彩灯控制器设计方案 1 引言 目前，方法很多，有EDA控制的等等在下，为了简化硬件电路，也可采用，对于是个比较困难的问题。通常采用，即，在，本设计来实现。用一恒流源供电，当单片机系统通过对采用数据进行扫描，控制转换器转换，并根据此方案思路清楚，电路简单，便于操作。 2 设计方案的比较与 2.1 设计要求 2.2 方案的论证和选取 方案一： 基于单片机的，是利用单片机编程产生频率为1.2MHz~12MHz的方波，根据实际情况，本设计采用12MHz作为系统的外部晶振，电容值取30pF。经过发射驱动电路放大，使，。其系统框图如图1所示。 图1 基于单片机的系统框图 这种以单片机为核心的12MHz的时钟信号，单片机系统通过对采用数据进行扫描，控制转换器转换，并根据，此方案思路清楚。 利用单片机，，而且单片机控制方便，简单。许多都采用这种设计方法。 方案二：这种测距系统采用CPLD(Complex Programmable Logic Device)器件，运用VHDL编写程序，使用MAX+plusII软件进行软硬件设计的仿真和调试，最终实现测距功能。 CPLD器件内部的宏单元是其最基本的模块，能独立地编程为D触发器、T触发器、RS触发器或JK触发器工作方式或组合逻辑工作方式。它的这种特性非常适用于本系统可将本系统所需要的分频功能、计数功能、振荡器、七段码显示全部由MAX来实现，而只需在外部配上适当的超声波传感器、接收和发送电路，即可组成一个性能稳定、响应速度快且具有显示功能的。 本配合使用MAX+plusII开发软件，可集设计输入、设计处理、设计校验和器件编程于一体，集成度高，开发周期短。其系统框图如图2所示。 图2 基于CPLD系统框图 综合考虑前两种方案，方案一，功耗低，模块简单，稳定性高，成本低的特点，方案二具有灵敏度高，但结构复杂的。综合各自的优劣点我们选择方案一。  3 硬件电路的设计 3.1 框图 本文所设计的主要由AT8952单片机、电路、电路、、、电源等硬件电路部分以及相应的软件部分构成。首先由单片机驱动产生12MH晶振，在单片机片内有一个高增益的反相放大器，反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，由该放大器构成的振荡电路和时钟电路一起构成了单片机的时钟方式。由把结果输出到LED上。 根据要求并综合各方面因素，采用AT8952单片机作为主控制器，如下图所示： 图3 设计框图 3. 单片机外围电路 当使用单片机的内部时钟电路时，单片机的XATL1和XATL2用来接石英晶体和微调电容，晶体一般可以选择1.2MHz~12MHz，电容选择30pF左右。我们选择晶振为12MHz,电容pF。在系统上电的瞬间，RST与电源电压同电位，随着电容的电压逐渐上升，RST电位下降，于是在RST形成一个正脉冲。只要该脉冲足够宽就可以实现复位，即て=RC≥20ms。一般取R≥1KΩ，C≥22uF当人按下按钮S1时，使电容C通过R1迅速放电，待S1弹起后，C再次充电，实现手动复位。R1一般取10KΩ。我们通过P来启动，程序中通过查询P的电平来检测是否按键被按下，当按下按键时P为低电平，单片机通过查询到低电平开始，当松开按键，P即为高电平，在软件中通过软件延时来消除按键的机械抖动。 图 单片机外围电路 3. 在单片机片内有一个高增益的反相放大器，反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，由该放大器构成的振荡电路和时钟电路一起构成了单片机的时钟方式。根据硬件电路的不同，单片机的时钟连接方式可分为内部时钟方式和外部时钟方式。我们采用内部时钟方式，如图4所示： 图 在内部方式时钟电路中，必须在XTAL1和XTAL2引脚两端跨接石英晶体振荡器和两个微调电容构成振荡电路，C和C取31pF左右，晶振的频率取值1.2MHz~12MHz。根据实际情况，本设计采用12MHz作为系统的外部晶振，电容值取30pF。 3.4 我们在用时，避免单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。无论是单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位。所以，必须弄清楚单片机复位的条件、复位电路和复位后的状态。单片机复位的条件是，必须使RST引脚（9脚）加上持续两个机器周期（即24个振荡周期）的高电平。例如，若时钟频率为12MHz,每机器周期为1us，则只需2us以上时间的高电平。在RST引脚出现高电平后的第二个周期执行复位。单片机常见的复位电路有上电复位电路和按键复位电路。为了方便系统的硬件初始化，我们采用按键复位电路。如图所示 图电路  3.电路 由于如所示 图7 按键电路 3.6 ISP下载口电路 下载口电路采用了ISP下载口，能快速下载和更换单片机中的程序，从而满足和达到实验的要求下载口的1脚与