课程设计音乐彩灯控制器

武夷学院

课程设计

2009年12月27 日

主要内容：

选取一种方法设计音乐彩灯控制器，要求该音乐彩灯控制器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课题实验。

基本要求：

（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）第三路按音量高低（信号频率高低）控制彩灯。低音时，某一部分灯点亮；高音时，另一部分灯电亮。

参考资料：

[1]刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录[M].北京：高等教育出版社，1957.15-18.

[2]刘润华,刘立山.模拟电子技术[J].山东:石油大学出版社,2003.

[3]苏成富.彩灯控制器[J].北京:电机电器技术,2000，（01）.

[4]祝富林.音乐彩灯电路CS9482[J].北京:电子世界,1995，（12）.

[5]彭介华.电子技术课程设计指导[J].北京:高等教育出版社,1997.

2009年12 月27 日

目录

1设计要求 (1)

2方案设计 (1)

2.1设计思路 (1)

2.2总体方案方框图 (1)

2.3基本原理 (3)

3总体方案的选择和设计 (3)

3.1简单声控音乐彩灯控制器 (3)

3.2音乐彩灯控制器 (4)

4单元电路的设计 (4)

4.1整流电路的设计 (4)

4.2滤波电路的设计 (5)

4.3高通滤波器 (6)

4.4低通滤波器 (7)

4.5元件参数的计算及选择 (7)

5总电路图 (8)

6总结 (8)

参考文献..............................................................................错误！未定义书签。附录. (10)

1设计要求

选取一种方法设计音乐彩灯控制器，要求该音乐彩灯控制器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课题实验。

（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）第三路按音量高低（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。

2方案设计

2.1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，可采用记数、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。

2.2总体方案方框图

图1 基本原理框图

2.3基本原理

基本原理框图如图1所示。

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，计数器输出经译码器可得多路译码输出信号，再经过驱动器使相应的彩灯点亮。

2、采用动圈式话筒或者扬声器，将声响信号变成电信号输出，并经过放大器将其放大。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。

3总体方案的选择和设计

3.1简单声控音乐彩灯控制器

图2低成本声控音乐彩灯

简单声控音乐彩灯控制器的电路如图2所示，R1、R2、D和C组成电阻降压半波整波电路，输出约3V的直流电供SCR的控制回路用。压电陶瓷片HTD担任声-电换能器，平时调W使BG集电极输出低电平，SCR关断，彩灯不亮。当HTD 接收到声波信号后，BG集电极电平升高，SCR即开通，所以彩灯能随室内收音机播出的节目的音乐节奏而闪烁发光。W可用来调节声控灵敏度，W由大调小时，

声控灵敏度愈高，但W过小时，电灯常亮，这时就失去声控作用，使用调试时，将W由大逐渐调小至某一阻值时，电灯即点亮，再将W退回少许（即稍微调大），电灯就熄灭，这时声控灵敏度最高，离HTD二三米远处普通谈话声就能使彩灯闪烁。如嫌灵敏度太高，只要将W调大些即可，电灯长亮不熄，表示BG的放大倍数β值过小，应更换β大些的三极管。电阻均为1/8W碳膜电阻。

3.2音乐彩灯控制器

如附录所示为实用音乐彩灯控制电路。该控制器由声电转换和放大电路、时钟脉冲发生器、计数电路和控制电路等组成。拾音话筒MIC将声音信号转换为电信号，并经BG1～BG3放大后加至四路模拟开关CD4066(IC3)。时钟脉冲发生器由IC1(555)和W1、R1、R2、D1、C1等组成，该电路产生信号的周期为T=0.693(R w1+R1+R2)C1，图示参数对应的周期T在0.5～5秒范围内变化。其中555③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，且Q4加至复位端R(⑩脚)，使电路成为一环行计数器。Q0～Q3的输出依次将CD4066四路模拟开关接通，使乐曲信号依次加至BG5、BG6、BG7、BG8，并依次导通，相应SCR1～SCR4被依次触发导通，彩灯因插座依次有电而被依次点亮，随着悠扬的音乐，彩灯闪烁生辉，从而实现了控制四路彩灯伴随乐曲而发光。

4单元电路的设计

4.1整流电路的设计

全波桥式整流电路如图3所示，图中4个二极管接成电桥的形式，故有桥式整流之称。

该电路工作原理：设变压器次级电压U2=U2msinwt=U2sinwt，其中U2m为其幅值，U2为有效值。在电压U2的正半周期时，二极管D1、D3因受正向偏压而导通，D2、D4因承受反向电压而截止；在电压U2的负半周期时，二极管因受D2、D4正向偏压而导通，D1、D3因承受反向电压而截止。U2和U L的波形如下图所示，显然，输入电压是双极性，而输出电压是单极性，且是全波波形，输出电压与输入电压的幅值基本相等

由理论分析可得，输出全波单向脉冲电压的平均值即直流分量为：

U L0=2U2m/ =

π2

2U

2

≈0.9U2 （1）