音乐彩灯控制器docx.docx
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音乐彩灯控制器docx
摘要
本设计彩灯伴随音乐的节奏、大小、音调而变化的彩灯控制器。
使彩灯在艺术上有了很大的提高，本文的主要内容有以下几点：
1、设计音乐信号放大电路。
2、555时基电路构成单稳态实现音乐大小控制彩灯。
3、555时基电路构成多谐电路实现音乐节奏控制彩灯。
4、设计滤波电路，实现音乐的音调控制彩灯。
关键字：
555时基电路、音乐大小、节奏、音调。
第一章
绪论
........................................................
1
第二章
音乐大小控制彩灯.............................................
2
2.1
系统设计思路.................................................
2
2.2
音乐大小控制彩灯的工作原理..................................
3
2.3
音乐大小控制彩灯的电路设计...................................
3
2.3.1
电源电路设计...........................................
3
2.3.3
放大电路设计...........................................
4
2.3.2
音乐大小控制彩灯的电路图的设计实现.....................
6
第三章音乐节奏控制彩灯.............................................
8
3.1
音乐节奏控制彩灯的工作原理..................................
8
3.2
音乐节奏控制彩灯的电路设计..................................
8
3.2.1
音乐节奏控制彩灯的主要参数计算.........................
8
3.2.2
音乐节奏控制彩灯总电路实现............................
10
第四章音调高低控制彩灯............................................
12
4.1
音调高低控制彩灯的工作原理.................................
12
4.2
音调高低控制彩灯的电路设计.................................
12
4.2.1
音调高低控制彩灯的主要参数计算........................
12
4.2.2
音调高低控制彩灯的电路图..............................
14
第五章实物的制作和调试............................................
15
总
结
............................................................
19
参考文献...........................................................
21
附
录...........................................................
22
第1章绪论
随着科学的发展，人们生活水平的提高，人们不满足于吃饱穿暖，而要有更高的精神享受。
不论是思想，还是视觉，人们都在追求更高的美。
特别是在视觉
方面，人们不满足于一种光，彩灯的诞生让人们是视觉对美有了更深的认识。
但现在市面上的音乐彩灯只是按照一定的方式闪烁，让人们感觉到十分的粗糙无
味，更没有声音那样用震撼力，音乐彩灯的出现让我们既有了听觉上的享受，更有了精神上的享受。
但现在市面上的音乐彩灯只是按照音乐的一种方式闪烁，和音乐没多大关系，根本不能称为音乐彩灯。
本设计是一个音乐彩灯控制器，使其实用于家庭、商场、橱窗、舞厅、咖啡厅、公共广场等场所的摆设、装饰、广告、环境净化与美化，本电路的最大优
点是可以实现音乐以三种方式控制彩灯的闪亮。
实现了音乐大小、节奏、音调的控制。
设计任务与要求
（1）设计一个音乐声响与彩灯灯光相互组合的彩灯控制电路。
（2）有三路不同控制方法的彩灯，用不同颜色的LED表示。
（3）第一路为音乐节奏控制彩灯，按音乐节拍变换彩灯花样。
（4）第二路按音乐大小控制彩灯，音量大时，彩灯亮度加大，反之亦然。
（5）第三路按因调高低控制彩。
第2章音乐大小控制彩灯
2.1系统设计思路
音频在电信号中表现为多个正弦波叠加而形成。
音乐的大小就表现为是演唱者的声音的强弱起伏，它在音频信号中表现为正弦波的波峰和波谷，所以在他达到波峰时说明他的音量大。
在波谷是音量就小，所就需要一个触发电路使他在音量大的时候就彩灯发光，音量小的时候灯灭。
综合考虑：
选择了NE555够成的单稳态电路，由于单稳态电路是低电平触发所以还需要一个反相放大器。
音乐的节奏往往是由乐队的鼓点来体现，实质上是具有一定时间间隔的脉冲信号。
根据设计要求，彩灯要随着节奏闪亮，需要一个触发电路来检测脉冲信号并产生计数脉冲。
根据要求选择了NE555构成的无稳态触发器，由于触发器的触发电压比音频信号的高就还需要一个放大电路，有触发信号后就还需要计数器和译码器来使彩灯闪亮。
音调主要由声音的频率决定，同时也与声音强度有关。
对一定强度的纯音，音调随频率的升降而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随声强增加而下降，高频纯音的音调却随强度增加而上升，所以应用滤波器滤出高频、低频。
以方便驱动彩灯发光。
图2-1总体框图
信号源经放大器放大后输出分别送往：
（1）单稳态触发器，输出脉冲信号通
过驱动电路来驱使彩灯发光；
（2）多谐振荡器脉冲输出到计数器，计数脉冲通过计数和译码驱使彩灯发光；（3）送往高低通电路，取出所需要频段信号后驱动彩
灯发光
2.2音乐大小控制彩灯的工作原理
音乐的大小，是原唱者的声音的强弱起伏，它在音频信号中表现为正弦波的
波峰，所以在他达到波峰时说明他的音乐大。
在波谷是他就小，所以就需要设计
一个触发电路，由声音的强弱控制，根据要求使用了NE555时基电路中的单稳态
电路，触发后驱动LED发光。
由于音频电压过小，所以还要设计一个放大电路。
图2-2音乐大小
2.3音乐大小控制彩灯的电路实现.
2.3.1电源电路设计
单稳态电路的工作电压在3～18V之间，选取12V电压为电源电压，所以设计时使用220V交流电压经过变压后得到12V的交流电压，再经过桥式整流、整流滤波后由三端稳压7812稳压为12V，供给各个电路元件使用。
1．电源电路结构
常见小功率直流稳压电源系统由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电
路等四部分组成，如图2-3所示：
图2-3电源电路结构图
稳压电路根据调整元件类型可分为电子管稳压电路、三极管稳压电路、可控硅稳
压电路，集成稳压电路等。
根据调整元件与负载连接方法，可分为并联型和串联型。
根据调整元件工作状态不同，可分为线性和开关型稳压电路。
本电路主要采用集成三端稳压电路。
图2-4电源电路
2电源电路参数计算
（1）桥式整流二极管参数计算
正向平均电流：
IFID
1
I'O
1
2
2308mA154mA
最大反向电压：
URMUR（max）2U227V10V
（2）滤波电容参数：
（35）T
（35）120103
C1
2
2
R'L
27.3
0.001~0.00183F
1000~1830F
取C2=1000μF
电容耐压：
UCM2U212V
取UCM25V,故电容参数为C:
1000μF/25V。
通过稳压管7812后稳压为12V，提供给各个电路。
2.3.3放大电路
由于555单稳态电路是低电平触发，所以设计时采用了反向放大，三极管起反向作用，放大电源由R1可得如图2-5所示。
图2-5放大电路
VT（9014）b-e极承受的极限电压在0.7V，最大电流为0.1A，所以根据基尔霍夫定理得：
UU
R1
U
be
UIR
U
be
be1
可得：
R1=330K
RP为调谐电阻，由于单稳态电路的触发电压在
Vdd/3左右，所以调整555
的2
脚电压在Vdd
3上下波动，这样才能是单稳态电路触发，由于电阻可变放大
倍数不用计算，9014的放大倍数在
100～1000之间足以使电压达到单稳态所需
的Vdd
3=4V。
3．单稳态电路：
图2-6单稳态电路
由于电容的容量和耐压不好选，所以就先选电容为C10.022uF，设单稳态
的暂态时间为t0.123ms。
根据公式：
t1.1RC
得
0.11.10.022106R3
所以R3取5k
4.限流电阻R2的计算
由于U2的
脚电压V3为
2V，LED的承受电流为
30mA，取
R的最大取值为：
R2=
V3
=
2V
=667?
30mA
30mA
R2=680?
2.3.2音乐大小控制彩灯的电路图的设计实现
设计电源电路为了NE555提供稳定的直流电源12V；设计NE555时基电路构成单稳态触发电路，经过限流电阻，点亮电路用LED发光二极管。
图2-6音乐大小电路图
音频输入后，经过由VT组成的音频放大器电压放大。
555时基电路与电阻R3、
电容C3接成典型的但问他了工作模式，由于
R3、C3的取值较小，所以暂态时间
非常短，t
1.1RC
3
123.42s
。
限流电阻
R3构成保护电路，去驱动LED闪亮。
3
音频输入时，经VT反向放大，使时基电路2脚电平在Vdd
3上下波动。
当电
位不大于Vdd
3时，时基电路置位，进入暂态，3脚输出高电平，晶闸管导通，LED
发光。
由于暂态时间很短，很快又翻回稳态，
LED彩灯熄灭，也就是说彩灯不会
有停滞状态，它能随时基电路的
2脚电平即音频电信号的变化而变化。
当变阻器
的电阻越小，静态时
555的2
脚电平越高，电路的声控灵敏度就越低，所以根
据需要调节变位器。
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