基于51单片机的汽车音响灯光控制器设置分析

2022.11.15

徐煜

摘要：利用汽车音响的各种特征要素来控制灯光的闪烁即为音响灯光，其中以单片机为主控制器，来进行对现代汽车音响灯光的控制。单片机属于一种控制器，主要用作微处理器，其包含了基本的软硬件资源，因而可用于现代汽车音响灯光控制。通过应用并改进其它音乐灯光的一些控制软件和控制方法，设计出适合单片机的方案，以促进对汽车音响灯光声、光的完美控制。

关键词：单片机；音响；灯光；控制

1音响灯光一体化系统设计思路

音响灯光是一种综合的情境，它由电脑控制光、声及组合，产生不同色彩、不同形状、配合音乐节奏而构成的。随着音乐的跳动，灯光闪烁着，音乐和灯光之间有一定的互动关系。然而音响灯光存在两个问题：一是怎样使音乐和灯光联系起来，二是怎样做到音乐和灯光的同步。在这里系统通过采取以下办法来解决以上两个问题。

1.1在系统设计中，以单片机为主控制器，实现音响灯光的一体化。首先要对演示的新乐曲进行分析，要得到以下几个音乐特征，统计出当前事件与前一事件的时间差、乐曲的速度、当前发音的音名、当前发音的力度、和当前发音的通道及各通道的音色。可将这些数据列成通道音色表和事件表，然后存储在文件中，把它们作为用于灯光控制的基本信息。把所得到的音乐特征数据同灯光基本闪烁程序库相结合，就形成了灯光文件，然后就可输出控制种类执行机构。单片机输出的信号通过程序放大后可推动电子开关或继电器，灯光上的电磁阀可由其控制，以控制大灯的开关。灯光的明暗随着音乐的变化而变化，形成了音乐好灯光之间的联系。

1.2单片机的汽车音响的播放程序是，在系统中设置MIDI播放器模块，这样存储在单排机里的MIDI音乐特征文件就可以传向MIDI播放器，最终启动MIDI播放器，使音乐播放。通常情况下，由音乐到灯光的传递有一定的时间延迟性以及灯光闪烁存在着视音延迟，针对以上两种情况，可分采用以下两种解决方法。针对前者的解决办法是可控制灯光先启动，通过一段时间后，在开始播放音乐，达到感官上的音乐和灯光的同步。针对后者的解决办法是首先要计算出每次视音延迟的数值，并且要程重新计算出每次动作的时间表，得到灯光文件，视音延迟的问题便可以解决。通过以上两种方法，音乐和灯光同步的问题便可以很好的得到解决。因为灯光控制和音乐播放是两个相互独立的系统，所以只有音乐播放地流畅，才能满足音质的需求。

1.3一般情况下，可以利用系统中已配有U盘主机系统模块向系统中输入MIDI文件。而在系统中，通常采取FAT系统管理文件，因此u盘可以通过PC机直接在上面存取文件，用来提供MIDI文件给系统。

2音响灯光一体化各模块资源分析

2.1目前，现有的系统外接MIDI播放器模块、灯光控制模块以及USB读入模块。但是如果要实现人机对话，这些还是不够的，在此基础上，还需为系统配备显示模块和键盘。

2.2为了对输出各种状态参数进行控制。因此单片机为灯光控制模块提供了P1口，而其中用于接触等数字量、控制电磁阀的是P1.2-P1.7，通过数字电位器控制变频器的是P1.0-P1.1。

2.3 Q96400被MIDI播放器模块采用作为它的音源模块。QS6400通常都支持播放MIDI格式的文件，它可以通过对固化在内的47种打击乐、128种音色进行解码，从而进行音乐的播放。QS6400包括了1位地址数据选择线、8位数据线、一个片选信号和三个控制信号线（IRQB数据包请求信号、RDB读操作和WRB写操作）。8位数据线/地址线的复用线选择用P0口，外部中断源0的中断工作方式可以采用IRQB数据包传递，接中断请求端可以用P3.2、INTO。接QS6400的WRB和RDB端可以分别用P3.6、WR、和P3.7、RD。QS6400的CSB和A0端可以用来接地址线。P0、P2两总线被MIDI播放器模块占用，其中一个为外部中断源RD、WR及INT0控制线。通过连接CH375芯片，USB的读入模块得以实现。USB的通用接口芯片是CH375，而CH375不仅内置了专用通讯协议的固件，可用来处理海量的存储设备。支持FAT管理的子程序库也可被CH375提供，通过子程序库，单片机可直接读写U盘中的文件数据。如果要采用子程序库，USB读入模块需要600字节以上的随机存储器RAM和4KB以上的程序空间。

2.4系统还可以提供人机对话系统。系统可通过串行口与7279A通信，促进显示模块和键盘的建立，以实现人机对话。

综上，要形成一个独立的影响灯光控制系统，只有通过配备MIDI播放器模块、USB读入模块、键盘、显示模块和灯光控制模块。

3结语

MIDI播放模块通过Q56400实现MIDI音乐的播放，以中断方式实现与MCS-51的通讯。若要使用QS6400，先对其进行QS6400初始化处理。通过MCS-51的初始化工作，这项工作才能得以实现。USB读写模块通过CH375完成向MCS-51传输MIDI文件的工作，以中断方式与MCS-51实现通讯。灯光控制模块可产生灯光MCS-51利用水型文件，输出控制灯光可通过P1口。在键盘显示中，完成了人机的交互功能，通过灯光控制、MIDI播放和MIDI文件输入，促进了人机交互功能的实现。在初始化程序中，可初始化QS6400、CH375、X9221、7279A及MCS-51内部资源（串行口、中断系统、定时器系统等），使相关参数重置，初始化为原值。