电子专业毕业设计音乐节奏彩灯控制器设计

毕业设计（论文）选 题 音乐节奏彩灯控制器设计 系 别 信息工程系 班级 14 电子 学生姓名 刘石垒 学号 指导教师 完成日期 2016 年 12 月 31 日内容提要随着科学的发展，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，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。指导教师批语：成绩：签字：年 月 日摘 要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。关键字：555 时基电路、音乐大小、节奏、音调。II目 录第 1 章 绪 论 .1第 2 章 音乐大小控制彩灯 .22.1 系统设计思路 .22.2 音乐大小控制彩灯的工作原理 .32.3 音乐大小控制彩灯的电路实现. .32.3.1 电源电路设计 .32.3.3 放大电路 .42.3.2 音乐大小控制彩灯的电路图的设计实现 .6第 3 章 音乐节奏控制彩灯 .83.1 音乐节奏控制彩灯的工作原理. .83.2 音乐节奏控制彩灯的实现 .83.2.1 音乐节奏控制彩灯的主要参数计算 .83.2.2 音乐节奏控制彩灯总电路实现 .104.1 音调高低控制彩灯的工作原理 .124.2 音调高低控制彩灯的电路设计 .124.2.1 音调高低控制彩灯的主要参数计算 .124.2.2 音调高低控制彩灯的电路图 .14第五章 实物的制作和调试 .15总 结 .19致 谢 .20附 录 .221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，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。2第 2 章 音乐大小控制彩灯2.1 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 。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3通过驱动电路来驱使彩灯发光；（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2.2 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。图 2-2 音乐大小2.3 音乐大小控制彩灯的电路实现.2.3.1 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 220V 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：4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：mAODFII 1543082121最大反向电压：VRMUU10722(max) （2）滤波电容参数： 31(35)()127.LTCFF80083.取 C2=1000F电容耐压： VCMU122取 V,故电容参数为 C:1000F/25V。25U5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 可得如图 2-5 所示。1R图2-5 放大电路VT（9014） b-e 极承受的极限电压在0.7V，最大电流为0.1A，所以根据基尔霍夫定理得：, beRU1 beeURI1可得： =330K1RRP 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 上下波动，这样才能是单稳态电路触发，由于电阻可变放大3Vd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 =4V。3Vd3单稳态电路：6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 ，设单稳10.2CuF态的暂态时间为 。0.123tms根据公式： .1tRC得 3602.所以 取 5k3R4.限流