电子系统课程设计-音乐彩灯设计

1、题目音乐彩灯设计姓名学号专业班级指导教师分院完成日期 2022年1月7日音乐彩灯设计摘要:设计了一个由音乐声响控制彩灯灯光效果的控制电路.该彩灯控制器有两路,分别由不同颜色的LED组成;驻极体话筒拾取语音信号经过运放放大以及电容耦合,RC滤波后去控制后续电路.第一路通过一组电压比拟器对输入的信号进行比拟到达点亮不同数目的LED的目的;音量大,彩灯被点亮的数目增多,音量低,彩灯被点亮数目减少;第二路分别通过一个高通滤波器和低通滤波器到达按音调上下控制彩灯的目的.低音时,某一局部亮;高音时,另一局部灯点亮.关键词:音乐声响,电压比拟器,滤波器,彩灯控制1系统设计1.1设计要求设计一个由音乐声响控制

2、彩灯灯光效果的控制电路.有两路彩灯,分别有假设干个不同颜色的LED组成;第一路按音量大小控制;第二路按音调上下控制彩灯.2单元电路设计电源电路设计本电路对电压的稳定性,输出电流能要求都不高,所以用普通的全波整流滤波电路供电,电路图1所示;可以输出018V电压.(元器件:4只整流二极管为1N4001(50V/1A,滤波电容为1000uF电解电容和2只消除高频干扰的0.1F瓷片电容,1片LM137,电阻R(100和220,1个滑动变阻器 图1声音-电平转换电路和电压比拟电路由电压输出的放大了的声音信号经过一组设置了不同参考电压的电压比拟器,就能用相应的不同电压去控制LED的亮灭.当电压大于10mV

3、小于20mV时,L4亮,其它灭;当电压大于20mV小于30mV时,L4,L3亮,其它灭;依此类推运放选用运放LM358AH,电路图如图2所示,取R2=1.0K,R5=330K,R1=510K,R3=10,C2=10F 图2(接下列图 图2音调上下区分电路12.3.1 低音区分电路由信号输出的放大的语音信号经过由R1,R2,R3 ,C1,C2组成的低通滤波器后,将高音信号滤掉,只剩低音局部.由低通滤波器公式知上限截止频率f0=1/(2*pi*R*C.其中取C1=2uF,C2=4.7uF,R1=R3=20k,R2=10k,经计算得f0=4Khz.由1脚输出的信号经过一个电压跟随器缓冲后经过C3耦合

4、,D1整流,R6,C4平滑滤波,去控制Q1 低通滤波电路仿真图3XSC1 G A B T R3 20kohm VCC 12V VDD U1A -9V 3 8 12V U2A 1 3 VCC 8 U3A 1 R2 10kohm 2 4 C2 R4 2 R9 V1 30mV 1000Hz 0Deg 20kohm 1 3 8 4.7uF 1.0kohm 2 4 LM358AH 4 LM358AH VDD -9V LM358AH C1 2.0uF 12V VDD -9V VCC R5 330kohm VCC C3 D1 1N4001 12V R6 1.0kohm Q1 2N3904 LED2 LED3

5、 LED4 LED1 R8 1.0kohm C4 10uF LED_blue LED_blue LED_blue LED_blue 10uF R7 1.0kohm 低音区分电路仿真图 图4 2.3.2 高音区分电路 由信号输出的放大的语音信号经过由 R1,R3,R9,R2,C1,C2,C5 组成的高通通滤波 器后,将低音信号滤掉,只剩高音局部.由高通滤波器公式知下限截止频率 f0=1/(2*pi*R*C.其中取 C=C1=C5=2.0uf,C2=4.7uF.R=R1=R9= 20K,R2=10k 经计算 得 f0=4Khz.由 1 脚输出的信号经过一个电压跟随器缓冲后经过 C3 耦合,D1 整

6、 流,R6,C4 平滑滤波,去控制 Q1 的导通,到达低音(低于 4Khz时 LED 灭,高音(高于 4Khz时亮的目的. R3 330kohm VDD U1A -9V R2 10kohm IO2 2 4 C2 IO1 C5 V1 30mV 1000Hz 0Deg 2.0uF C1 3 8 1 4.7uF LM358AH R9 2.0uF R1 200ohm 12V 200ohm VCC 高通滤波电路仿真 图5 XBP1 in out R3 330kohm VCC 12V VDD U1A -9V 3 8 12V U2A 1 3 VCC 8 U3A 1 R2 10kohm 2 4 C2 R4 2

7、 C5 V1 30mV 1000Hz 0Deg 2.0uF C1 3 8 1 4.7uF 1.0kohm 2 4 LM358AH 4 LM358AH VDD -9V LM358AH R9 2.0uF R1 200ohm 12V VDD -9V 200ohm VCC R5 330kohm VCC C3 D1 1N4001 12V R6 1.0kohm Q1 2N3904 LED2 LED3 LED4 LED1 R8 1.0kohm C4 10uF LED_blue LED_blue LED_blue LED_blue 10uF R7 1.0kohm 高音区分电路仿真图 图6 3 总结 利用运放与电阻,电容组成电压比拟器,低通滤波器,高通滤波器,并配合二极管, 三极管实现了音乐声响控制彩灯灯光效果的控制电路.在该设计过程中力求设计简 单,充分提高设计的性价比.本设计经过仿真得到的效果较好,比拟圆满地实现了设 计的要求. 电路 LED 灯亮灭的控制由输入信号的电压大小的控制， 输入音量大时， LED 灯亮的数目多，反之，音量小时，亮的灯数少。 3.1 信号变换电路测试数据 系统设计的信号变换， 功率放大电路输出端信号在示波