摘要：文章主要介紹了中小型城市高層建筑夜景照明所需要的一種利用單片機8031和24個彩燈及一個語音集成芯片所構(gòu)成的自動控制系統(tǒng)。它可以根據(jù)需要實現(xiàn)對彩燈的顯示效果的控制，并配以各種形式的音樂。

關(guān)鍵詞：單片機；語音集成芯片；夜景照明

　　曾記得一位大師說過：“建筑是凝固的音樂，照明是最跳躍的音符。無論光線是慢還是快，是恒定不變還是一閃而過，它穿過城市上空和建筑，在它的沐浴下，一切都照耀生輝”。今天的城市夜晚正是這樣的熠熠生輝，泛光照明早已滲透到每幢建筑、每條街道中，形成風(fēng)格迥異，造型獨特的光的海洋、光的世界。因此，室外高層建筑夜景照明設(shè)計是個性化的建筑。通過獨特的創(chuàng)意，并成功使用新技術(shù)來創(chuàng)造“建筑藝術(shù)精品”，營造建筑美與藝術(shù)美。隨著城市經(jīng)濟的迅速發(fā)展、生活質(zhì)量的提高、美化生活環(huán)境的需要、提高城市形象與國際接軌，國內(nèi)不少城市利用各種彩燈來裝飾、美化高層建筑已成為一種時尚。

　　1、概述單片機技術(shù)作為一種技術(shù)手段，它的發(fā)展是以微處理器（MPU）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域為拉動，表現(xiàn)出較微處理器更具個性的發(fā)展趨勢。在考慮到制作成本的前提下，根據(jù)單片機具有集成度高、體積小、運行可靠、價格低廉等許多獨特的優(yōu)點，可以利用其來實現(xiàn)對各色彩燈的自動控制，它可以隨著編輯軟件的不同再加上輸出設(shè)備（彩燈）的排列變化，實現(xiàn)千變?nèi)f化的效果。

　　2、該系統(tǒng)的主要特點彩燈自動控制系統(tǒng)可直接與200V交流電源相聯(lián)接，系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有自動穩(wěn)壓電路，可將220V的交流電轉(zhuǎn)變成單片機控制所需的5V直流穩(wěn)壓輸出，并備有隨時復(fù)位電路功能。通過軟件程序的控制，各色彩燈（本系統(tǒng)以紅色、黃色、藍色三種為例）可按一定的順序輪流點亮，同時伴隨有通過語音集成塊所錄制的音樂，以達到更好的效果。

　　這里，我們以24只彩燈為例（8只紅色燈，8只黃色燈，8只藍色燈），在實際應(yīng)用系統(tǒng)中，通過串入并出的74LS164、8155、8255等一系列具有I／O口擴展功能的芯片再加工運用動態(tài)掃描技術(shù)，可以使輸出的控制點達到數(shù)千個，完全可以滿足各種形式的彩燈的編輯控制。另外，自動控制系統(tǒng)可以根據(jù)輸入軟件程序的不同而呈現(xiàn)出不同的視覺效果。該系統(tǒng)原理簡單，主要利用單片機的可編程控制原理，由硬件和軟件兩部分構(gòu)成。其硬件包括CPU－8031單片機、I／O接口及其擴展、EPROM及其擴展、各色彩燈及一個語音集成芯片等幾個方面。軟件系統(tǒng)由主程序及不同的延時子程序組成。

　　3、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計在音樂彩燈自動控制系統(tǒng)中，采用MCS—51系列中的8031芯片作為中央控制元件，由于其內(nèi)部沒有程序存儲器，因此利用8031芯片的P0口作為其擴展外部程序存儲器的地址低8位，利用P2口作為高8位。這里，我們使用2716芯片作為EPROM擴展芯片。在8031芯片與2716芯片之間增加了一個74LS373作為數(shù)據(jù)鎖存器。由8255芯片、24只發(fā)光二極管和一個語音集成芯片組成信號輸出電路。

　　8255芯片的三個接口A口、B口和C口分別與8只紅色、黃色和藍色燈相連，且都處于輸出工作模式，由于在接口內(nèi)部都有上拉電阻，因此，在它們輸出高電位時晶體管將導(dǎo)通，使彩燈點亮。與彩燈相連的電阻R4為限流電阻，它可以防止晶體管和彩燈被燒毀，彩色燈的排列方法可以按照實際需要設(shè)計，不同的排列方法可以展現(xiàn)出不同的視覺效果。語音集成塊可選擇其中的8段，分別連接在8031芯片的P1.0～P1.7八個接口上。

　　系統(tǒng)元件的參考值：R1＝200Ω，R2＝1KΩ，C＝22μF，R3＝3300Ω，R4＝10Ω。

　　在芯片8031的接口RST上，由R1、R2、電容C和按鍵K構(gòu)成復(fù)位電路，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的上電自動復(fù)位或通過按鍵K隨時復(fù)位。

　　系統(tǒng)電源可以將220V的交流電通過變壓器、整流橋以及芯片7805組成的電路，將2V變成＋5V的直流穩(wěn)壓輸出。語音集成塊主要采用SR9G26語音芯片設(shè)計而成，分語音錄入和播放兩部分電路。利用其S0～S7八段接口，將音樂錄入，并使之能夠連續(xù)地循環(huán)播放。

　　4、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計I／O口擴展芯片8255的三個接口都處在輸出工作狀態(tài)，本著降低成本的原則，我們采用不同的軟件設(shè)計方法來改變其輸出方式。在主程序中，改變8255的三個接口A、B、C的設(shè)定值，就可以達到改變彩燈顯示順序的目的；在語音集成芯片的選擇端施加低電平就可實現(xiàn)音樂的輸出。

　　參考文獻：

　　李偉人。《單片微型計算機原理及其應(yīng)用》 北京：清華大學(xué)出版社，1995 年2月；

　　呂能元。《MCS－51單片微型計算機原理、接口技術(shù)、應(yīng)用實例》北京：科學(xué)出版社，1993年。