音乐彩灯控制器

利用模拟电子技术编写的音乐彩灯控制器!可随音乐的音调和响度变化!

电子技术课程设计

题目名称：班 级：学 号：姓 名：指导教师：日 期： 音乐彩灯控制器 自动化0901 吴建国 2011年6月20日

利用模拟电子技术编写的音乐彩灯控制器!可随音乐的音调和响度变化!

一·设计题目——音乐彩灯控制器

声控音乐彩灯是音乐声响与彩灯灯光的相互组合，使音乐的旋律伴以亮度、颜色和图案不断变换的灯光，使人的视觉和听觉结合在一起获得综合的艺术享受。

二·设计任务和要求

(1) 任务

设计一种组合式彩灯控制电路，该电路由三路不同控制方法的彩灯所组成，采用不同颜色的发光二极管作设计实验。

(2) 要求

① 第一路为音乐节奏控制彩灯，按音乐节拍变换彩灯花样。

② 第二路按音量的强弱（信号幅度大小）控制彩灯。强音时，灯的亮度加大，且灯被点亮的数目增多。

③ 第三路按音调高低（信号频率高低）控制彩灯。低音时，某一部分灯点亮；高音时，另一部分灯点亮。

三·总体方案设计

(1) 设计思路

根据课题要求，本控制器可分别用三部分电路实现。

①音乐的节奏往往由乐队的鼓点来体现，实质上它是具有一定时间间隔的节拍脉冲信号。因此，可采用计数、译码驱动电路构成节拍脉冲信号发生器（或称时间顺序控制器），使相应的彩灯按节奏点亮和熄灭。

②为实现声音信号强弱的控制，应该将声音信号变成电信号，经过放大、整流滤波，以信号的平均值驱动彩灯发亮。信号强，则灯的亮度大，且点亮灯的数目增多。

③为实现高、低音（不同频率信号）对彩灯的控制，采用高、低通有源滤波电路。低通滤波器限制高音频信号通过，而高通滤波器限制低音频信号通过，分频段输出信号，经过放大驱动相应的发光二极管点亮。

(2) 控制器原理框图

采用动圈式话筒或者扬声器，将声响信号变成电信号输出，信号源经放大器

利用模拟电子技术编写的音乐彩灯控制器!可随音乐的音调和响度变化!

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。

控制器原理图

四·具体设计

音乐节奏控制彩灯

1）音乐节奏控制彩灯的原理

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。我们的目标是 要彩灯按照节奏依次闪亮。因此，设计了一个多谐振荡器，由音乐信号调谐，产生计数脉冲，使彩灯循环点亮的速率随音乐的节奏而改变。有了节奏脉冲，还应有计数和译码，这样才能依次点亮彩灯。LED点亮时，由于脉冲电流过大所以还需要限流电阻保护LED。由于在触发节奏脉冲的电压比输出的音频信号大，所以还需要一个音频放大电路。电源与上电路公用一个。

电路工作原理：音频信号输入后经过放大电路放大后进入多谐振荡调制其频率，多谐振荡产生出脉冲信号后送计数器计数后译码，再送入驱动电路驱动彩灯闪亮。

利用模拟电子技术编写的音乐彩灯控制器!可随音乐的音调和响度变化!

图3-1 节奏流程框图

2）音乐节奏控制彩灯的实现

音频放大电路

放大电路使用基极分压式射基偏置电路放大：工作电压为12V，三极管为9014，9014的放大倍数在100~1000 ,而b-e极电压小于0.7V才能饱和导通，所以用Rb1=1M的电阻使电压适合于三极管的放大。由于9014承受的最大电流0.1A,R1=5.1K。

多谐振荡器

该电路工作电压Ucc设为12V，当R2远远大于R1时，D 50%,此时输出的波形为理想对称的方波，所以R2使用100K的可变电阻，这样实现了方波，也使

R2可以调节电路的灵敏度。

利用模拟电子技术编写的音乐彩灯控制器!可随音乐的音调和响度变化!

C1在充、放电过程中，其电压在VCC的1/3到2/3之间变化，所以时基电路3脚输出高电平的时间t1可用以下式表示（即充电周期），即

t1=0.7(R1+R2)C1

3脚输出低电平时间t2（即放电周期）: t2=0.7R2C1 振荡周期T： T=t1+t2=0.7(R1+2R2)C1

根据以上公式可以求出R1、C1、C2，由于电容在市场上的型号不多。所以就选相近的C1=0.47uF,C2 4.7 F。

其他电路

CD4017的供电的电压为3V～15V为了方便电源供电就选用12V作为供电电压。

LED的供电电压为2.5V，为了不超过它的最大电流，所以要串联一个稳压电阻，先选取R=1K的电阻。

3）音乐节奏控制彩灯总电路实现

三极管构成放大电路,放大后送振荡电路。用NE555够成自激振荡器送出方波，即是脉冲信号，通过计数器和译码器后，经过限流电阻LED发光。

晶体管Q1组成音频放大器，他将音频信号加以放大，然后通过电容C2电位器R3加到ME555时基电路的5脚，对555构成的振荡器进行调制。

74LS162为十进制计数器，其CP端输入的计数脉冲来自NE555时基电路组成的多谐振荡器。当CP端源源不断地输入计数脉冲时，通过译码器使彩灯LED1～LED10依次点亮(由于工作区大小有限，发光二极管并未全部画出)。调节电位器，R3改变时基电路U1的振荡频率，故使彩灯LED1～LED4的循环速率。音频信号经过Q1放大、通过RP2加到A1的5脚，因改变5脚电平的高低，使555的阀值翻转，电平发生变化，即对振荡器频率进行调制，亦使U1的振荡频率随音乐的频率而变化，所以LED1～LED4的循环点亮的速率又随音乐的节奏而改变。调节R3的阻值，则可调节电路的灵敏度。

利用模拟电子技术编写的音乐彩灯控制器!可随音乐的音调和响度变化!

音乐大小控制彩灯

1)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）音乐大小控制彩灯的实现

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，故采用射基偏置电路。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-Ur=Ube, U-I*R1=Ube, 可得： R1=330K。

单稳态电路

利用模拟电子技术编写的音乐彩灯控制器!可随音乐的音调和响度变化!

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 所以R1取5k

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：R= R=680

V

3

得 0.1=1.1*R1*C1

30mA

=

2V30mA

=667

3）音乐大小控制彩灯总电路图的实现

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 …… 此处隐藏：4779字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……