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1、音乐彩灯控制器编号：电子技术课程设计报告书课题：迷你音乐彩灯控制器设计院系：专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导教师：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2020年1月9日目录第1章系统概述(4)1.1设计思路(4)1.2实验与实际(4)1.3信号输入(6)1.4总体设计方案框图(6)1.5基本原理(6)第2章前级放大电路(7)2.1前级放大电路的原理(7)2.2前级放大电路的实现(8)第3章音乐节拍控制彩灯(10)3.1音乐节拍控制彩灯的工作原理(10)3.2音乐节拍控制彩灯的实现(10)第4章音乐大小控制彩灯(12)4.1音乐大小控制彩灯概述(12)4.
2、2音乐大小控制彩灯的基本原理(12)第5章音调高低控制彩灯(15)5.1音调高低控制彩灯的工作原理(15)5.2音调高低控制彩灯的实现(15)5.3音调高低控制彩灯的电路图(16)第6章电路的安装与调试(19)6.1软件仿真(19)6.2PCB的制作(19)6.3电路板的安装(21)6.4电路调试(21)第6章总结(23)第7章参考文献(24)附录(25)附录1电路原理图(25)附录2元件清单(28)绪论随着科学的发展，人们生活水平的提高，人们不知足于吃饱穿暖，而要有更高的精神享受。不管是思想，还是视觉，人们都在追求更高的美。十分使在视觉方面，人们不知足于一种光，彩灯的诞生让人们是视觉对美有了
3、更深的认识。但如今市面上的音乐彩灯只是根据一定的方式闪烁，让人们感觉到特别的粗糙无味，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。本设计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互相组合，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第一路为音乐节拍控制彩灯，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。强音时的数量增加。4第三路按音调高低(信号频率高低)控制
4、彩灯。低音时，某部分灯点亮；高音时，另一部分灯点亮。第1章系统概述1.1设计思路音乐的节拍往往是由乐队的鼓点来体现，本质上是具有一定时间间隔的脉冲信号。根据设计要求，彩灯要随着节拍闪亮，需要一个放大电路来放大脉冲信号并产生计数脉冲。根据要求选择了LM324运算放大器，有触发信号后就还需要计数器和译码器来使彩灯闪亮。音频在电信号中表现为多个正弦波叠加而构成。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，所以在他到达波峰时讲明他的音量大。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。音调主要由声音的频率决定，同时也与声音
5、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。1.2实验与实际实际电路的迷你彩灯供电电压为220V。经触发电路出来的脉冲，经过出发晶闸管导通来实现彩灯的点亮，原理图图如下：实验电路时灯用三极管和发光二极管模拟。经7805降压出来的+5V相当于实际电路的220V，晶闸管采用一个NPN的三极管来模拟，实际电路如下：降压电路LED电路上边电路中的三极管相当一个开关功能，当触发电路输入一个中脉冲是，三极管8050就饱和，实现导通，当电压降低时，三极管关断，灯熄灭。
6、电路中参加了一个1K的限流电阻，避免烧坏LED。1.3信号输入信号输入可采用直接音频输入或者采用麦克风输入。由于采用麦克风电路输入掺杂其他信号较多，因而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，将音频输出的几个毫伏的电压放大；经放大器放大后输出分别送往：1计数器，计数脉冲通过计数和译码驱使彩灯发光；2送往高低通电路，取出所需要频段信号后驱动彩灯发光；3通过电压比拟器，取出一定电压值的信号将彩灯点亮，实现音量越大，点亮的彩灯越多第2章前级放大电路2.1前级放大电路的原理由于音频输入的信号很小，故需要设计一个前级放大电路把信号放大，设计中也多用到运算放大器处理信号，
7、所以选用了四运放集成电路LM324。LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，lm324原理图如下图。它的内部包含四组形式完全一样的运算放大器，除电源共用外，四组运放互相独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+、“-为两个信号输入端，“V+、“V-为正、负电源端，“Vo为输出端。两个信号输入端中，Vi-为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位一样。LM324引脚图见图2。图1音频输入的信号太小，而LM324单极放大还没有到达后面电路所需要的电压，故采用了两级前置放大电
8、路。将电压放大到5V左右，共后边的电路使用。第3章音乐节拍控制彩灯3.1音乐节拍控制彩灯的工作原理音乐的节拍往往是由乐队的鼓点来体现，本质上是具有一定时间间隔的脉冲信号。我们的目的是要彩灯根据节拍依次闪亮。因而，用电容接地进行滤波，用LM324进行放大，当电压上升到达一定程度时产生计数脉冲，计数器计数后译码，再送入驱动电路使彩灯循环点亮的速率随音乐的节拍而改变。LED点亮时，由于脉冲电流过大所以还需要限流电阻保护LED。图2-1节拍流程框图3.2音乐节拍控制彩灯的实现当音频信号接入放大器，其幅值被放大，当电压幅值被放大到大约为5V时，相当于输出了一个计数脉冲。计数译码电路技术译码电路采用了CD
9、4017集成芯片，他的供电的电压为3V15V，为了方便电源供电就选用5V作为供电电压。CD4017是5位Johnson计数器，具有10个译码输出端，CP、CR、INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平常，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平常，计数器清零。Johnson计数器，提供了快速操作、2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只要在对应时钟周期内保持高电平。CD4017为十进制计数器，当CLOCK端源源不断地输入计数脉冲时，它的输出端Q1-Q9就依次循环输出高电平。