单片机音乐节拍灯光显示.doc

单片机音乐灯光节拍显示 本系统仅是对设计思想的简单验证，仅仅是一个模型，不能直接投入使用。但是本系统的成功说明这种设计是可以实现的，并且只要对软硬件进行适当的修改可以应用于很多领域。譬如，可以设计LED显示屏、LED灯光装饰系列产品等。 LED显示屏系列可以有：LED可变信息标志、LED可变限速标志、LED车道控制器、交通信号灯、费额显示牌、倒记时牌、雨棚信号灯、及各种系列的室内外LED显示屏。 ??? LED灯光装饰系列可以有：应用于酒吧、舞厅、夜总会、俱乐部、休闲中心等娱乐场所的LED彩显幕墙、LED彩显天花、LED彩显地面、建筑物外墙（或轮廓）的夜景灯光装饰和外墙显示屏等。下面就以酒吧?显示屏幕为例分析如何将本系统进行改进后应用于实际。 1 系统的应用与发展 1.1 系统的发展前景 当显示部分用全彩LED来代替单色的LED时，用单片机控制的全彩LED显示屏幕将会成为目前高档DISCO酒吧、舞台等夜场最先进的背景灯光产品。由于它应用了单片机技术和数字信号处理技术，所以既不同于普通的灯光装饰，也不同于传统的激光舞台灯。它的出现对夜场传统的灯光装饰提出了极大的挑战，同时也使夜场的灯光装饰步入了一个完全崭新的时代。 ??? 通过适当的控制，它能根据音乐的旋律、节奏而产生明暗及色彩的变化并能形成各种动态画面效果，烘托出一种梦幻密离、炫目神秘、华丽斑斓的背景灯光。从而迎合了高档的DISCO酒吧、舞台等夜场对灯光背景的特殊要求，将成为目前夜场装饰的必威体育精装版亮点。? 单片机控制的全彩LED彩显屏的优势有：? ??? 1、?变化多端的色彩，256级灰度、1670多万种颜色任由你凃鸭；? ??? 2、?真正音乐控制、通过麦克风可根据DJ打碟的现场音乐控制LED彩显墙的变化，与音乐实现无缝连接、让声与光容于一体；? ??? 3、精心设计的控制软件，友善的操作界面，加上多窗口多页面显示、快捷键操作，让DJ轻松调配声与光，展现奇妙的梦幻般变化；这样的应用系统与时代的发展相适应，若与各项先进技术的发展保持同步，将来会有更大的发展前景。 1.2 系统的应用 在自动化技术控制系统中，单片机的使用实现音乐灯光控制的自动化、智能化，再不需要人为干预的情况下自动用灯光的变换调剂出更好的音乐感觉，实现声光一体化。 随着单片机技术的日益成熟，单片机的发展趋势将是向大容量、高性能化，外围电路内装化等方面发展。对于单片机控制实现的音乐节拍显示器随着单片机的发展其性能也要求越来越高，效果也需要越来越好。 可以采用双CPU结构的单片机，以提高处理能力，增加显示与音乐的同步性能；通过串口驱动显示电路，减少占用的I/O口；外围电路内装化，降低功耗；采用大存储量的单片机和高采样速率的A/D转换器增加处理的点数，以提高处理精度。随着单片机技术的日趋成熟，有可能采用含有内置A/D转换器的单片机。 由于单片机的存储空间有限，限制了采样的点数，这样处理后显示的精度就不是很高。这要求在以后的发展中采用存储容量更大的单片机来完成系统，这样对单片机也提出了更高更新的要求。由于输入的音频信号一般为模拟形式的，首先要通过A/D转换器进行模数转换和采样，所以转换器的速度和采样频率都会影响显示的精度。显示是要对一段时间内信号进行傅立叶变换提取频率和最大幅度，所以傅立叶变换的时间也会影响显示的实时性。要求傅立叶变换和单片机对信号的处理都要相当快。对傅立叶变换的算法也提出了新的更高的要求，需要开发新的更快的算法。 2音乐灯光节拍的设计 2.1 音乐灯光节拍显示系统的原理设计 2.1.1 需求分析 设计一个系统时，首先要了解它的市场需求，确定有没有必要做这样的系统；其次要了解这种系统的现状，最近的科研成果等以保证自己设计的系统具有实用性和超前性，这些在前面第一章的绪论中已经给出了详细地介绍，这里不再累述。 2.1.2 系统功能的分析 对于任何一个系统我们首先都要先知道它的目的和用途。音乐灯光节拍显示，顾名思义就是说要求外部灯光随着音乐的节拍有节奏的显示。对于这样的应用系统本设计分为三部分：输入部分、单片机的处理和输出显示部分。 输入部分是指音乐从外部输入到单片机的过程。单片机的处理是指单片机内的CPU对输入的数据进行适当的处理给输出显示部分提供必要的数据或是显示所需的依据。输出显示部分是指外部灯光随音乐节拍的闪烁，这种闪烁或是动态的或是静态的，或是彩色的或是单色的都是由设计者决定的。下面我分别对这三个部分进行具体的设计： 2.1.3 输入部分的设计 由于单片机只能处理离散的数字信号，而现实生活中更多的是模拟信号尤其是音乐信号多为200Hz～15KHz的模拟信号，这就是对系统的实用性提出的要求。为了解决这样的问题，在系统的输入部分要实现对模拟信号的离散化。这对于目前越来越成熟的模数转换技术实现起来是轻而易举