数电课程设计 (1)

电子技术课程设计

题目名称：音乐彩灯控制

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

日期：2013年6月20日

一．题目：

音乐彩灯控制器

二．设计任务与要求

(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．题目分析

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

①采用运算放大器或555定时器构成多谐振荡器，产生矩形波信号作为计数器的

时钟脉冲。

②计数器输出经译码器可得多路译码输出信号，再通过驱动器使相应的彩灯点亮。

③采用动圈式话筒或者扬声器，将声响信号变成电信号输出，并经放大器将其放大。由于音频信号的频率高于发光元件的响应频率，为使发光元件有适当的显示时间，可加入延时电路，减少发光元件闪烁现象。

④人耳听觉范围的信号频率在20Hz-20kHz，为简单起见，可将音频信号分成两个不同频段，分别用低、高通滤波器来区分这两段频率信号，然后经驱动电路使音响放大器的设计。

四．结构原理图

控制器原理图

五．整体详细设计

1.第一路电路设计：为音乐节奏控制彩灯，按音乐节拍变换彩

灯花样

首先设计多谐振荡器，电路如下：

通过555定时器构成多谐振荡器，其参数如下： Ｕｃｃ＝１２Ｖ

充电周期：t1=0.7(R1+R2)C1 放电周期:t2=0.7R2C1

振荡周期T ： T=t1+t2=0.7(R1+2R2)C1 C1=0.47uF,F C μ7.42=

为获取音乐信号，需要将信号放大： 放大电路如下

之后通过计数器与译码器来实现彩灯的暗灭控制 计数器采用：７４ＬＶＣ１６１设计十进制计数器 译码器：７４HC42

Output

Input

整体设计见附录电路总图

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。

将音量的强弱通过放大器输出，通过555施密特触发器将信号分成高平与低平，高平时（<1/3Ucc）输出1，使得灯亮度减小，低平时(>2/3Ucc)输出0，使得亮度增加，以1/3Ucc 与2/3Ucc作为音量高低指标。

施密特触发器电路图

使用D触发器将施密特器中1，0 进行转换，使得D触发器输出1时代表音量高，输出0时代表音量低，将灯串入不同大小的电阻，控制灯的亮度，而且在D 触发器后再加上LED灯来控制灯的数量

D触发器电路图

整体电路图见附录

2. 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。

高通滤波电路：

低通滤波电路

整流滤波电路

Input

Output

Input

Output

将各模块进行拼接得到设计总图见附

实验小结

本次的课程设计我选择了音乐彩灯控制这个课题，想将数电模电知识结合起了运用，通过对音乐节奏控制彩灯和音乐大小控制彩灯；使用高低通电路实现音调控制彩灯。

这次设计，我对模拟电路和数字电路有了更加深刻的理解。对一些知识进行了巩固，也有了全新的感悟，不像以前一样只停留在课本上。增强了对课本知识的实际运用能力，也让我认识到，我所了解的东西都很片面，在实际操作中，仍有许多知识盲点，而且有时候实际的东西并不像课本上所说的那么简单，要想熟练掌握必须更深入的学习，将强动手能力。

但实验中仍然还有许多问题需要完善，如，怎么更好的按音量的强弱（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。自己设计的电路还存在问题，对一些知识的理解运用有待提高。对于模电数电知识接口还有很大问题。

参考文献

1．谢自美. 电子线路设计·实验·测试. 华中科技大学出版社.2006.8

2.．陆坤等. 电子技术设计. 电子工业出版社.2001.5