音乐彩灯控制器docx.docx

1、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 .22.1系统设计思路 .22.2音乐大小控制彩灯的工作原理 .32.3音乐大小控制彩灯的电路设计 .32.3.1电源电路设计 .32.3.3放大电路设计 .42.3.2音乐大小控制彩灯的电路图的

2、设计实现 .6第三章 音乐节奏控制彩灯 .83.1音乐节奏控制彩灯的工作原理 . .83.2音乐节奏控制彩灯的电路设计 .83.2.1音乐节奏控制彩灯的主要参数计算 .83.2.2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 .124.1音调高低控制彩灯的工作原理 .124.2音调高低控制彩灯的电路设计 .124.2.1音调高低控制彩灯的主要参数计算 .124.2.2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

3、，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

4、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：

5、 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

6、、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

7、。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 318V 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

8、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：IF I D1I O122 308mA 154mA最大反向电压：URM UR(max) 2U 2 2 7V 10V（ 2）滤波电容参数：(3 5) T(3 5) 1 20 10 3C122RL27.30.001 0.00183 F1000 1830 F取C2=1000F电容耐压： UCM 2U 2 12V取 UCM 25 V, 故电容参数为 C:1000 F/25V。通过稳压管 7812后 稳压为 12V，提供给各个

9、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：U UR1Ube,U I RUbebe 1可得：R1 =330KRP 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 Vdd3 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1001000 之间足以使电压达到单稳态所需的 Vdd3 =4V

10、。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 C1 0.022uF ，设单稳态的暂态时间为 t 0.123ms 。根据公式： t 1.1RC得0.1 1.1 0.022 10 6 R3所以 R3 取 5k4.限流电阻 R2 的计算由于 U 2 的脚电压 V 3 为2V，LED的承受电流为30mA，取R 的最大取值为：R2 =V 3=2V=667?30mA30mAR2 =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

11、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， t1.1R C3123.42 s。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 Vdd3 上下波动。当电位不大于 Vdd3 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。