音乐彩灯电力电子课设

编号：

课程设计报告书

课题：迷你音乐彩灯设计

院（系）：机电工程学院

专业：电气工程及其自动化

学生姓名：陆嘉生

学号：1300120118

题目类型：☐理论研究☐实验研究☑工程设计☐工程技术研究☐软件开发

201 6 年1 月14 日

前言

现如今，科学技术飞速发展，人们生活水平不断提高，不再仅仅满足于吃饱穿暖的基本要求，而追求更深层次的精神需求。音乐彩灯的出现，让人们对声音和视觉的美感有了更深的认识，彩灯随着音乐的节奏的变化而忽暗忽明，美不胜收，让人有了视觉和听觉上的双重享受。

本次设计的是一种迷你音乐彩灯控制电路，声控音乐彩灯是音控声响与彩灯灯光的相互组合，使音乐的旋律伴以亮度、颜色和图案不断变换的灯光，使人的视觉、听觉结合在一起获得综合的艺术享受。

性能指标要求：

（1）设计一种组合式彩灯控制电路，该电路由于路不问控制方法的彩灯所组成色的发光二极管作课题实验。

（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）第二路按音量的强弱(信号幅度大小)控制彩灯。强音时的数量增多。

（4）第三路按音调高低(信号频率高低)控制彩灯。低音时，某—部分灯点亮；高音时，另一部分灯点亮。

设计彩灯的资料主要从学习课程教材系及图书馆书本

获得。

工作过程：

1、参考有关资料设计初步方案并绘制大致原理图。

2、用Mulitisim对电路图进行仿真，并对故障部分就行修正。

3、用DXP绘制原理图及PCB图。

4、根据原理图购买所需元器件。

5、印制PCB板并焊接好各个元器件。

6、板子做好后，对其进行相应的功能测试，看其是否能实现相应功能。

7、如有功能障碍，对其进行排除。

目录

第一章系统概述 (1)

1.1 设计思路 (1)

1.2 实验与实际 (2)

1.3 信号输入 (3)

1.4 总体设计方案框图 (3)

1.5 基本原理 (4)

第二章单元电路设计与仿真 (5)

2.1 前级放大电路 (5)

2.1.1 前级放大电路的原理 (5)

2.1.2 前级放大电路的实现 (6)

2.2 音乐节奏控制彩灯 (9)

2.2.1 音乐节奏控制彩灯的原理 (9)

2.2.2 音乐节奏控制彩灯的实现 (10)

2.3 音乐大小控制彩灯 (12)

2.3.1 音乐大小控制彩灯的原理 (12)

2.3.2 音乐大小控制彩灯的实现 (14)

2.4 高低音控制彩灯 (16)

2.4.1 高低音控制彩灯的原理 (16)

2.4.2 高低音控制彩灯的实现 (17)

第三章电路安装与调试 (21)

3.1 Mulitisim仿真 (21)

3.2 PCB绘制 (21)

3.3 电路板制作 (23)

3.4 电路板调试 (24)

第四章结束语 (25)

附录1 (26)

附录2 (27)

第一章系统概述

1.1 设计思路

音乐节奏往往是由乐队的鼓点来实现的，实质上相当于是具有一定时间间隔的脉冲信号。根据设计要求，彩灯需要随着音乐节奏依次闪亮。首先需要一个放大电路对脉冲信号进行放大，因而选择了LM358运算放大器来组成放大电路；其次，产生计数脉冲后，还需要计数器和译码器来驱动LED 灯闪亮，故选择了NE555将输入的正弦信号转化为方波，给74LS192计数，最后74LS138译码来驱动LED闪亮。

音频在电信号中变现为多个正弦波叠加而成。音乐的大小变现为演唱者声音的大小，它在音频信号中表现为正弦波的波峰和波谷，它的幅值决定声音大小。根据设计要求，需要随着音乐大小来亮不同数量的彩灯，所以就需要一个LM339组成的比较电路来控制LED灯闪亮的数目。

音调主要由声音的频率决定，，同时也与声音强度有关，对于一定强度的纯音，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的增加而下降，高频纯音则随声强的增加而上升，所以应用滤波器滤出高频、低频，以

方便驱动彩灯发光。

1.2 实验与实际

实际电路的迷你彩灯供电电压为220V，经触发电路出俩的脉冲，经过触发晶闸管导通来实现彩灯的点亮。

实际电路图如下：

实际电路时，灯用发光二极管模拟，比较电路部分用LM339加上拉电阻来驱动LED

实验电路如下：

电路中加了一个限流电阻，防止LED灯烧坏。

1.3 信号输入

信号输入可采用直接音频输入或者麦克风输入，因为采用麦克风电路输入参杂其他信号较多，因此本设计采用直接音频输入。

1.4 总体设计方案框图

1.5 基本原理

前级放大电路，将音频信号输入的几毫伏的电压放大，经放大器放大后分别送往：

1、计数器，技术脉冲通过计数和译码驱使彩灯发光。

2、通过电压比较器，取出一定电压值的信号将彩灯点亮，实现音量越大，点亮的彩灯越多。

3、送往高低通路，取出所需频段信号后驱动彩灯发光。

第二章单元电路设计与仿真

2.1 前级放大电路

2.1.1 前级放大电路的原理

由于音频输入信号很小，故需要设计一个前级放大电路把信号放大，故选用双运放LM358

LM358是由两个独立的高增益运算放大器组成。可以是单电源工作，也可以是双电源工作，电源的电流消耗与电源电压大小无关。应用范围包括变频放大器、DC增益部件和所有常规运算放大电路。