音乐彩灯控制器

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。 目录 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 1 IF ID  1I O 308mA  154mA 22 最大反向电压 URM URmax  2U2  （2）滤波电容参数 2  7V  10V 35 C1 T1 3520103 2  2 R L 27.3  0.001 0.00183F 1000 1830F 取 C21000μF 电容耐压UCM 2U2  12V 取U CM  25V,故电容参数为 C1000μF/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 U UR1 Ube,U  IbeR1 Ube 可得R1330K 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C1 0.022uF，设单稳态 的暂态时间为t  0.123ms。 根据公式t 1.1RC 6 得 0.11.10.02210R 3 所以 R 3取 5k 4.限流电阻R 2 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 2VV 3 R 2