音乐节奏彩灯控制器设计

1、音乐节奏彩灯控制器设计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。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。特别使在视觉 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

2、，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

3、大小(信号幅度大小)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(信号频率高低)控制彩。第2章音乐大小控制彩灯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

4、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。|一趣一心一H（2）高通滤液 电路真淳滤皆流电1 LED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

5、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。电源电路图2-2音乐大小音乐大小控制彩灯的电路实现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22

6、0V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:M t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 1If Id 2

7、1 O 2 308mA 154mA最大反向电压：UrmU R(max)2U 2- 2 7V 10V(2)滤波电容参数:(3C1 一T5)5 (3Rl15)20 10227.30.001 - 0.00183F 1000 - 1830 F取 C2=1000n F电容耐压：UcM2U 2 12V取Ucm 25 V,故电容参数为C：1000p F/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R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

8、,最大电流为0.1A,所以根据基 尔霍夫定理得：U UR1 Ube , U IbeRl Ube可得：Ri =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Vdd/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 Vdd 3 =4V03,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 R所以R取5k4.限流电阻R2的计算

9、由于U 2的 脚电压V3为2V, LED的承受电流为30mA取R的最大取值为:V 3 2V 侬乃R2 =667?30mA 30mAR2 =680?.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 NE5551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。7S S61图2-6首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&、 电容C3接成典型的但问他了工作模式，由于 R、C3的取值较小，所以暂态时间 非常短，t 1.1R3c3 123.42 s0限流电阻R3构成保护电路，去驱动LED闪亮。音

10、频输入时，经VT反向放大，使时基电路2脚电平在Vdd%上下波动。当电 位不大于则%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。仿真实验:图2-6仿真波形图2-6中的斜线表示触发经放大后的音频信号， 方波表示的是输出信号。由 图可知，音频信号经过放大之后进入单稳态集成电路 .从图2-6可以看出正弦波 处于正半波上升沿是，单稳态触发并输出信号，由此

11、可知当音乐音量大小改变时， 正弦波增大，那么彩灯闪亮的速率加快，音量减小时，波的幅度减小，彩灯闪亮 减慢或停止。第3章音乐节奏控制彩灯第3章音乐节奏控制彩灯音乐节奏控制彩灯的工作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 LE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 闪凫。像