音乐彩灯控制器课程设计

1. 引言
音乐彩灯控制器是用音乐信号控制多组颜色的灯泡,利用其亮度变化来反映音乐信号，一种将听信号转化为视信号的装置。

该控制器具有渲染气氛的作用,增强人们欣赏能力。

2 设计任务与要求：
2.1任务：
1. 设计一种组合式彩灯控制电路，该电路由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课题。

2.第一路为音乐节奏控制彩灯，按音乐节拍变换彩灯花样。

3.第二按音律的强弱（信号幅度大小）控制彩灯。

强音时，灯的亮度加大，
且被点亮的数目增多。

4.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，另一部分点亮。

2.2要求：
1、综合运用电子技术课程中所学的理论知识完成课程设计。

2、通过查阅手册和文献资料，提高独立分析和解决实际问题的能力。

3、熟悉常用电子器件的类型和特征，并掌握合理选用的原则。

4、学会电子电路的安装与调试技能。

5、进一步熟悉电子仪器的正确使用。

3 设计思路：
根据课题要求，可将控制器分为三部分来实现：
（1）由于音乐的节奏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，使相应的彩灯按节奏点亮和熄灭。

（2）将声音信号变成电信号，经过放大、整流滤波，来点亮彩灯，以实现声音信号强弱的控制。

（3）采用高、低通有源滤波电路来实现高、低音对彩灯的控制。

4 设计原理：
如图2.1所示，控制器包括声、电转换和放大电路、时钟脉冲发生器、记数电路和控制电路等。

它控制四路彩灯伴随乐曲而闪烁发光。

拾音话筒控制MIC将乐曲声响转变为电信号，经VT1~VT4加至四路模拟开关IC3（CD4066）。

555和RP1、R1、R2、D1、C1等组成无稳态多谐振荡器
t(通)=0.693（RP1+R1）C1
t（放）=0.693R2C1
T=0.693（RP1+R1+R2）C1
图示参数的振荡周期T在0.5~5秒范围内变化。

555的3脚输出加至IC2作为CP脉冲.IC2采用CMOS型十进制计数器/脉冲分配器CD4017，在时钟CP作用下，Q0（3脚），Q1（2脚），Q2（4脚），Q3（7脚），Q4（10脚）相继出现高电平脉冲，而Q4加至复位端R（15脚），使电路成为一个环形计数电路。

Q0~Q3的初期依次将CD4066四模拟开关选通，使乐曲信号依次加至VT5，VT6，VT7，VT8，并依次导通，SCR1~SCR4依次触发导通，彩灯插座依次有电，彩灯顺序点亮，随着悠扬的音乐，彩灯闪烁生辉。

图2.1 音乐彩灯控制电路
4.1组成框图如下:
5 原器件的设计原理:
5.1 双向晶闸管控制
图3.1示电路利用双向晶闸管控制加热器负载RL （电阻丝）。

触发电路采用结晶体管弛张振荡器。

其电源由交流电源经整流桥整流，电阻R1和稳压管VZ 削波成梯形直流电后供给。

单结晶体管输出经脉冲变压器耦合至双向晶闸管门极电路。

如果要控制直流电动机M 的转速，可以按图中虚线将双向晶闸管与电动机串联。

并联阻容器件主要是为了吸收双向晶闸管上因电感负载放电有可能产生的过电压。

图3.1 双向晶闸管控制器 同步脉冲发生器
阶梯波发生器 低频段带
通滤波器 放大器 整流器 电压比较器
10mV 音乐
信号鉴别器 &
晶闸管电路
＞＝1
5.2 晶闸管控制闪光灯电路
图3.2示为两个利用晶闸管控制闪光灯电路，前者利用氖管FV1的转折导通电压触发晶闸管导通，后者利用单结晶体管UJT1触发晶闸管导通。

前者有交流供电，后者则有直流供电。

为使灯闪烁，电路中接入换相电容。

图3.2 晶闸管控制闪光灯电路
图3.3 振荡器
5.3振荡器
如图3.3所示,该电路由一块双时基电路556组成两个同步的多谐振荡器,可输出同步的两个时钟脉冲信号,其间隔和振荡频率可通过调节时间常数来改变,灵活,方便.
当选择C1=C2=C时,其振荡频率为:
F=0.91/(R1+R2)C
占空比D取决于R1和R2的值,可达5%~95%
D=R2/(R1+R2)
图3.4 音乐鉴别器
6 实验仪器:
1. 555振荡器一台;
2. 双向晶闸管一个;
3电阻和电容若干.
7 收获体会：
应该来说，这次的课程设计是相对比较好做的，只要有了书本及平时上机的基础，加之我们以前的实践经验，就不会有很大的问题。

做课程设计是为了让我们对平时学习的理论知识与实际操作相结合，在理论和实验教学基础上进一步巩固已学基本理论及应用知识并加以综合提高，学会将知识应用于实际的方法，提高分析和解决问题的能力。

在做课程设计的过程中，我深深感觉到自身所学知识的有限。

有些题目书本上没有提及，所以我就没有去研究过，做的时候突然间觉得自己真的有点无知，虽所现在去看依然可以解决问题，但还是浪费了许多，这一点是我必须在以后的学习中加以改进的地方，同时也要督促自己在学习的过程中不断的完善自我。

另外一点,也是在每次课程设计中必不可少的部分，就是同学之间的互相帮助。

所谓“当局者迷,旁观者清”，有些问题感觉自己写的是时候明明没什么错误，偏偏运行的时候就是有错误，让其同学帮忙看了一下，发现其实是个很小的错误。

所以说，相互帮助是很重要的一点；另外，通过这次课程设计，学到了不少的经验和教训。

不仅对课堂所学知识，比如部分芯片的使用方法，理论值与实际值的差别等，还提高了对简单的数字电路的设计能力。

设计时应该先完全领会要求再去动手，不能急躁。

更重要的是学到了科学试验中的所需的毅力与耐心。

知道了有科学的态度才能完成科学的试验。

附录：常用阻容元件性能与规格
一、电阻器
电阻器是电子产品中用得最多的电阻元件，约占元件总数的35％，而在某些产品中可达元件总数的50％以上。

常用的电阻器有碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、实芯电阻器和线绕电阻器等。

（一）标称阻值
电阻器的标称阻值是指电阻器表面所标的阻值。

电阻器上所标的标称阻值是按国家规定的阻值系列标注的，如表附1－1所示。

因此选用电阻器时必须按国家对电阻器的标称阻值范围去选用。

表附1－1 普通电阻器的标称阻值系列
（二）标称阻值的表示方法
标称阻值的表示方法有直标法、文字符号法、色标法。

1、直标法就是在电阻器的表面直接用数字和单位符号标出产品的标称阻值，其允许误差直接用百分数表示。

直标法中用Ω、kΩ、MΩ这些文字表示电阻阻值的单位。

2、文字符号法将文字、数字符号有规律地组合起来表示电阻器的阻值与误差。

电阻器标称阻值的标志符号规定如下：
欧姆（100欧姆）用Ω表示。

千欧（103欧姆）用k表示。

兆欧（106欧姆）用M表示。

千兆欧（109欧姆）用G表示。

兆兆欧（1012欧姆）用T表示。

例如，0.33Ω可标志为Ω33，5.1Ω可标志为5Ω1；4.7kΩ标志为4k7；2200M Ω标志为2G2等。

二、电容器及其电容量的标志方法
（一）电容器的主要参数
1、标称容量和误差
标在电容器外壳上的电容量数值称标称值，电容器的容量是指电容器加上电压后它能储存电荷的能力。

储存电荷越多，电容量越大否则容量越小。

国家规定了一系列容量值作为产品标准，如表附1－4。

表附1－4 电容器的标称容量系列
2、额定电压（耐压）
电容器的耐压是表示电容器接入电路后，能长期连续可靠地工作，不被击穿时所能承受的最大直流电压。

3、绝缘电阻
绝缘电阻是指电容器两级之间电阻，或叫漏电阻。

绝缘电阻大小决定电容器好坏，使用电容器应选绝缘电阻大的。

绝缘电阻大小决定电容器介质性能好坏。

（二）电容器容量标志方法
1、标有单位的直接表示法
这种表示法是目前常见的标志方法，具体内容是：用2～4位数字和一个字母表示标称容量，其中数字表示有效数值，字母表示数值的量级。

字母为m、µ、n、p。

字母m表示毫法（10－3F），µ表示微法（10－6F），n表示纳法（10－9F），p
表示皮法（10－12F），字母有时也表示小数点，如33m表示33000µF；47n表示0.047µF；3µ3表示3.3µF；5n9表示5900p F；2p2表示2.2pF。

参考文献:
[1] 毕满清主编．电子技术实验与课程设计.第3版.北京：机械工业出版社，2005
[2] 陈晓文主编．电子线路课程设计.第1版.北京：电子工业出版社，2004。