音乐彩灯控制器
第一部分: 实验总述
音乐彩灯控制器是用音乐信号控制多组颜色的彩灯,利用其亮度变化反映音乐信号的强弱.从而使灯的变化规律与音频信号的规律及电平大小相对应，是一种将听信号转换为视信号的装置.用来调节听众欣赏音乐时候的气氛和情绪. 一.设计要求及技术指标
设计音乐彩灯控制器,要求将输入音乐信号分为高,中,低三个频段,并且分别控制三种颜色的彩灯.每组彩灯的亮度随各自输入音乐信号大小分为八个等级.输入信号最大时,彩灯最亮.当输入信号的幅度小于10mv时,要求彩灯全亮.主要技术指标如下:
基本部分:
(1) 高频段 2000--4000HZ,控制黄灯
(2) 中频短 500--1200HZ, 控制绿灯
(3) 低频段 50--250HZ, 控制红灯
(4) 电源电压交流220V,输入信号幅度>=10mv
发挥部分:
输入信号幅度小于10mv时,彩灯亮暗闪烁
二.要求完成的任务
(1)计算参数,安装调试设计的电路.
(2)画出完整电路图,写出设计总结报告.
第二部分:实验原理部分
(一).设计框图及电路系统概述
设计框图：
电路系统概述：
1．声音信号要分为三个频段，所以第一步要通过滤波器进行滤波，将音频信号按要求分为三个频段。
2．经过放大器把毫伏级的声音信号放大为与比较信号可比的信号。由于直流信号才可比较，所以在进入比较器前先进行整流。
3．同步脉冲通过简易的数模转换产生阶梯波，放大后的信号与其比较产生高低电平，再和同步脉冲相与产生个数不同的脉冲去触发三极管，由触发脉冲的个数决定彩灯的亮度。
4．如果音乐信号小于10mV，用比较器产生高电平使或门的输出总为高电平，产生的高电平与1HZ的脉冲信号进行与，从而使灯亮暗闪烁。
(二).实验电路结构与分块电路原理
由本实验设计要求可将试验电路基本分为七个组成部分,即
1．电压转换部分
2．语音信号的输入部分
3．基本信号的放大部分
4，滤波选频部分（核心）
5．幅度控制部分
6 .输出显示部分
7．10毫伏比较扩展部分
第三部分:各单元电路的设计方案及原理说明
下面分别从以上几个分块电路说明该彩灯控制器的设计原理与过程.
1.电源电路：
由于实验给出电源为220V交流电，而实验所需芯片的工作电压大致在5－12V，故需要首先设计一个电压转换部分，将220V的交流电转换成5V，12V，相当于一个直流稳压源，以供数字和模拟芯片正常工作。其转换电路如下所示：
变压器变压，再经过全波整流电路和滤波电容得+12V和-12V直流电压作为运算放大器的电源。+12V经过W7805稳压后得到+5V的电压，供TTL数字集成电路使用。
2．语音信号的输入部分
本实验中，音乐信号的输入由MP3音乐信号实现，可由下面两种方式输入：方案一：直接输入。
方案二：音乐信号由麦克输入：
本实验中音乐信号的输入由小话筒实现,外界
的音乐信号通过麦克将声音信号转换成为一定的
电信号以驱动后面电路随音乐进行变化。话筒上有
两个引脚，一引脚接地，另一引脚输出由话筒转化
成的电信号。话筒本身是有源器件，不需要外加直
流电源。为了将比较微小的语音信号体现得比较清
楚，在输出端给一个外加的直流电源，与1K电阻相连后接到输出端，相当于加一个直流分量。
方案比较：由于考虑到麦克干扰比较大，效果不是特别理想，频率和幅度都不能达到理想的要求，相比之下MP3音乐信号纯度较好，而且存在小于10mV的语音信号，所以把它作为语音信号的输入部分。
3.放大部分：
由于音乐信号的幅度十分有限,仅为十几毫伏,为了驱动后面的电路,必须将输入信号放大后再经过选频等一系列处理。
放大电路可以采用很多的形式，比如LM339芯片，普通的三极管放大等等。由于无特殊要求,故本实验只选用普通的反相放大器即可.具体电路如图二所示:（以放大26倍为例）
4.滤波选频部分（核心与难点）
滤波部分是本实验的重点和难点,选频的结果将直接影响彩灯的最终显示效果，但参数的设计也是本实验的难点所在，理想状态下的滤波器是不存在的。
在理想条件下,选频可通过窄带滤波器实现.满足设定频率的信号部分可以通过滤波器控制后面的信号，不满足的部分则被滤波，信号大大得到衰减。
常用的滤波器有巴特沃斯滤波器,切比雪夫滤波器,压控电压源滤波器,无限增益滤波器等多种，本实验对此依依分析，仿真和搭接，并通过实际所得状态图进行合理恰当的选择。
方案二
原理图如下:
低频段窄带低通电路
通带与阻带的幅度对比
滤波效果较为理想,过渡带较窄,阻带衰耗较大,基本满足选频要求,
高频段与中频段的实验效果与低频段相似,均较为理想.
改进:由于只需要对音频信号分为三个频段,而带通滤波器对设计电路的要求较
高,所以用一个高通和一个低通滤波器代替原来高频和低频的两个带通滤波器.
这样使相同阶数下滤波器的效果更加理想而不降低题目要求.由此得出以下方案.
方案三：
采用有源带通滤波电路来实现。如下图所示，该带通滤波电路由低通与高通
滤波器级联得到。其上限截止频率取决于低通滤波器，下限截止频率取决于高通
滤波器。选取合适的RC值即可实现要求的带通频率。
该方法的优点是：用该滤波方法构成的带通滤波器的通带较宽，通带截止频率易于调整，因此多用作测量信号噪声比的音频带通滤波器，但该实验的带通都较窄。
高低频率的参数计算公式： 二阶有源滤波器的低通滤波： 12R R R == 12C C C ==
()1/3uf Q A =-
()1/2n f RC π= 高通滤波：
12R R R == 12C C C ==
()1/3uf Q A =-
1n
R w =
计算后得具体数值为：
方案四：
查阅相关资料得知，带通滤波器的带宽越窄，选择性越好，也就是电路的品质因数Q 越高。
其中Q=fo\BW ；
Fo=Fl Fh ? ； BW=Fh —Fl 。
鉴于此，改用下述带通滤波，以实现窄而稳定的通频带，符合实验要求。
这种电路的优点在于改变Rf和R1的比值就可改变频宽而不影响中心频率。带宽较窄，选择性好。
方案五:
根据题目要求，考虑到高阶滤波对非选通频率的衰减大，我们设计了四阶的带通滤波器参数。
具体参数如下所示：
R1 R2 R3 C1 C2
50—250HZ 15K 22K 165K 0.01U 0.1U
500—1200HZ 15K 20K 30K 0.01U 0.01U
2000—4000HZ 1.8K 22K 8.1K 102J 0.01U
四阶带通滤波器
方案比较：
方案一的集成度高，选择性好，稳定度高，但价钱较高，对于该实验而言，需要三片芯片，会造成成本太高，不适宜产品的普及。方案二至方案五各有优缺点，经过在面包板上模拟，发现对于高中频段，二阶有源滤波效果就可以满足要求；对于低频段，由于低频段较小，可以不做选择，故采用低通滤波实现上限截频。
实验最终原理电路,滤波器部分:
1.低通滤波器选择出低频段信号:
输入信号为10Hz时的幅度
输入信号为250Hz时的幅度
实际搭界电路与理论值有差距，将两个电阻分别改为2.7K和4.3K,实现了截频为290Hz的低通滤波.
2.中低频段和高频段的电路:
中频段:500--1.5KHZ
衰减比较缓慢,但由于语音信号频率都相对较低,所以对于高通滤波器的要求可以降低一些,因此该滤波器基本实现要求的功能.
我们通过不断的尝试,实际搭接多种滤波器最终组合成以上三个电路,虽然与理论有些差距,但从实际实现的效果看来已经可以基本符合了要求,基本做到了精益求精.
5.整流器的工作原理与设计
由于只有直流信号才可比较，因而信号在进入比较器之前需进行整流，将交
流音乐信号转为直流信号进行比较。
方案一：精密整流器
该部分电路由线性半波整流跟一加法器级联得到。其中D1，D2，R构成A3的反馈网络，2R作为级间反馈。R1，R2作为运放同相输入端的平衡电阻。
当Vi为负值时，A3反向输出，Uo1为正值。D2因反向偏置而截止，D1受正向压降作用而导通。（由于集成运放的开环电压放大倍数很高，即使Vi的输入值很小，也可产生很大的Uo1使D1导通）。此时，D2，R形成的回路断开，Uo2近似为0，由A3形成的放大电压对A4基本无影响。输入电压经2R加在A4的反向输入端，经A4反向放大输出，从而得到正向电压Uo。
当Ui为正值时，A3反向输出，Uo1为负值。此时，D1反向偏置截止，D2受正向压降作用导通，Uo2为负值。从而Uo3为负值，经A4反向放大输出，得到正向电压Uo。
利用集成运放虚地、虚断、虚短的特性，不难得出输出电压Uo与输入Ui 在数值上呈线性比例关系，即整流器输出全波成比例正的直流信号。
我们知道，利用半导体二极管的单向导电性，可以组成整流电路，把交流变成直流。但是二极管的门限电压约为0.7V，当被整流的信号电压低于门限电压时，二极管截止，整流作用消失，即使被整流的电压值大于0.7V，由于二极管的弯曲，还会产生非线性误差。但利用该集成运放电路可有效地克服这两方面的缺点。因而在整流器的选取上，采用该精密全波整流器，可以更好的进行后继工作。
方案二：全波桥式整流
方案比较：显然精密整流比桥式整流的效果好。经过实验，也验证了这一点。然而，对于该实验而言，二者整流的差别并不会对后续实验造成影响。而使用精密整流需用到LM324芯片，电路较复杂，故最终采用桥式整流来实现。
6.阶梯波与同步脉冲实现幅度控制：
设计要求根据音乐信号的大小控制彩灯的亮度。因而想到用一阶梯波发生器产生8个阶梯，作为参考电压与音乐信号进行比较，从而决定了比较器输出的高电平的个数，最终由平均电压大小来控制灯的亮度。每次不同的个数，将灯的亮度分为8个程度，满足设计要求。
（1）阶梯波电路及其产生波形
方案一：
方案二：
电路图如下
产生的波形Ua,Ub,Uc,Ud,Ue,Uf如下图：
方案比较：方案一中的阶梯波发生器产生的波形失真比较严重，而且产生负电压。方案二是由简易的数模转换器产生的阶梯波，波形比较规整，但产生的最高电平是+5V，这就要求放大电路的增益不能过大。在选择了合适的放大增益的前提下，显然第二方案较优。
实验后，最终选用方案二。但经过实验，发现权电阻产生的阶梯波经运放后
产生的阶梯波幅值分8个状态，分别为：5V，4.26V，3.55V，2.84V，2.13V，1.42V，0.71V，0.00V。
（2）555晶振产生的同步脉冲
该同步脉冲由555晶振电路产生。具体电路为：
根据设计要求，不同幅值的音乐信号对应着彩灯的不同亮度。可通过音乐信号与阶梯波的比较去控制。具体而言：
电压比较电路:
方案一：
使用LM339或LM111四电压比较器。LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：1）失调电压小，典型值为2mV；2）电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；3）对比较信号源的内阻限制较宽；4）共模范围很大，为0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；6）输出端电位可灵活方便地选用。管脚图如下：
LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3-15K）。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。
下图给出了一个基本单限比较器。输入信号Uin，即待比较电压，它加到同相输入端，在反相输入端接一个参考电压（门限电平）Ur。当输入电压Uin>Ur
。图1b为其传输特性。
时，输出为高电平U
OH
方案二：
利用集成运放和三极管组成电压比较器和同步脉冲控制电路。
具体电路为：
该图中，A8为电压比较器电路的主要部分。A7与R1、R2、C构成电压跟随器，从而实现对整流后的直流电压进行电流放大，更为重要的是利用电压跟随电路的带负载能力强的特点，增强了电路的带载能力。
经过整流的音乐信号电压作为参考电压，阶梯波信号作为被比较电压。当音乐信号电压大于阶梯波信号电压Uf时，A8输出低电平，T2饱和导通，其集电极输出为高电平，与门打开，同步触发脉冲Ue通过与门，由射极跟随器输出,去触发三极管。当输入信号小于阶梯波信号电压Uf时，A8输出为高电平，T2
截止，其集电极输出为低电平，与门被封锁，同步触发脉冲通不过，三极管截止。
8.发挥部分：当音乐信号小于10毫伏时，所有的彩灯亮暗闪烁。
根据该设计要求，可想到当音乐信号小于10毫伏时，可通过另外一通路产生周期高电平。将该高电平与前几路信号相或，则可使得三极管周期性导通，进而控制彩灯亮暗闪烁。
具体而言，音乐信号经放大后与一恒定电压进行比较，从而得到高电平。该高电平在与低频信号进行与，得到周期性的高电平，最终实现功能。经过实验发现，当信号频率小于20HZ即可大致辨别出灯的闪烁，为使效果明显，采用555产生1HZ的信号。恒定电压由二极管导通时的压降为0.7V产生，故要求电压放大70倍。将输入信号放大70倍后与0.7V电压进行比较,如果输入信号小于10mV，则经放大70倍后，信号小于0.7V，输出为高电平，反之若信号大于10mV ,经放大后大于0.7V，输出为低电平，使发光二极管导通发光并亮暗闪烁。
音乐信号电压值大于10mv时，其值的大小决定了输出低电平的时间，同时A8也决定了通过与门同步触发脉冲的个数及彩灯的亮度。R3、R4分别为T2、T1的基极偏置电阻。R7为与门输出端的限流电阻，它们的阻值选取关系到电路能否正常工作。R6为T2截止时，与门的接地电阻，要保证相应的与门输入端为低电平，R6应小于与门的开门电阻Ro N.
经多次实验和修改，得到最终的确定方案。电路图如下：
基于89c51单片机控制的LED音乐彩灯控制器的设计 随着人们对房屋的装饰需要彩灯，在许多城市可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的 灯光色彩，便宜的造价以及简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建础物已经成为一种时尚。但目前市场上各种各样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现， 电路结构复杂、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性…… 本方案提出一种基于8951 单片机的彩灯控制方案，实现对LED 彩灯的控制。本方案以8951单片机作为主控核心，在主控模块上设有3个按键和8个LED显示灯，根据需要可以 编写若干种亮灯模式，利用其部定时器TO实现一个基本单位时间为1ms的定时中断，根据 各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。与普通LED彩灯相比，具有体积小、价格低、功耗低等优点。 2 系统功能 LED彩灯用软件控制硬件的方式来控制彩灯闪烁，即彩灯控制器和管LED模块。彩灯采 用8951提供+ 5V电压工作，经过电源变换，输出直流工作电压，一方面为管LED模块提供 + 5V工作电源，另一方面为主控模块单片机系统彩灯控制器提供5V工作电源。整个系统工 作由软件程序控制运行，根据需要用户可以在LED彩灯工作时通过主控模块上的按键来设定亮灯时间和灯光闪动频率。 上电后系统经过初始化，查询是否有功能切换键按下：有，则进入设定模式状态；无，则进入默认工作状态。在设定模式状态下，可以根据个人爱好及不同场合的需要来指定调用哪种模式，并且可以改变每种模式的时间T1、频率F1参数，在工作状态下，LED彩灯控制器按照程序设定好的若干亮灯花样模式程序顺序调用往下走，开始工作，依次8个等亮完为 一个亮灯周期，然后再回主循环继续工作，同样如果想进入其它设定模式状态，只需按下功能切换键即可。整个3 种亮灯模式时间可以看作一个大周期T, 对于每一个模式编写一个独立工作子程序，其中设定了从左到右点亮LED,从右到左点亮LED,还有自己定义的LED点 亮方式。 因此在LED彩灯上电工作后，可以方便地通过主控模块上的显示器指定LED彩灯当前 工作模块，工作时间Ti ，频率Fi 等实时参数。若实际应用需要根据不同场合和时间来改变彩灯闪亮效果，可以通过主控模块上的按键来设定LED不同的闪烁频率Fi和亮灯时间Ti , 以便符合实际需要。此外如果对某一种模式感兴趣需要仔细观看该种亮灯模式, 可以让程序 循环。 硬件设计 LED彩灯系统包括，即LED彩灯控制器（8951主控模块），LED彩灯在8951外部接一个震荡时钟频率。用8951的控制器，具有按键、显示等功能，并利用8951的P0 口的8个输 出端上面焊有8个LED彩灯，使用彩灯在软件的控制下工作。 主控模块电路设计 主控模块电路如图1所示。主控模块主要设计器件有89C51, 8个LED显示器，3个开 关按键，1个稳压器（5V电压），1个外部晶振振荡器信号输出驱动，4个电阻。通过软件设 计，使单片机P0 口作为三色LED驱动信号输出口及移位时钟CLOCK!号，8951的P0为LED 的输出口。 软件设计 LED彩灯控制器最大特点在于所有亮灯模式均由软件控制完成。系统中软件可以分为主 程序和中断服务子程序。上电后在按键控制灯的闪烁方式, 通过软件来控制循环, 以一个单位实际1ms的TO定时为中断服务子程序。在这个1ms的TO定时基础上，可以根据需要来确定各种模式工作时间Ti，以及确定在各种亮灯点亮和熄灭各种状态LED灯等。整个系统软 件由程序、各种模式子程序、1ms中断服务子程序、调用循环程序组成。利用TO定时器作
电子技术课程设计 ---彩灯控制器 学院：电子信息工程学院 班级： 学号： 指导教师：
彩灯控制器 一、设计任务与要求： 设计一个彩灯控制器，要求： 1.四路彩灯从左向右逐次渐亮，间隔为1秒。 2.四路彩灯从右向左逐次渐灭，间隔为1秒。 3.四路彩灯同时点亮，时间间隔为1秒，然后同时变暗，时间为1秒，反复4 次。 二、总体框图 图（1）总体框图 根据设计要求，电路设计大体思路如下： 由脉冲发生器发出频率脉冲信号，利用计数器加法计数功能输出0000~1111的脉冲信号，经过数据选择器分别在0000~0011，0100~0111，1000~1111三个时段输出不同的高低电平，控制移位寄存器实现右移→左移→置数功能，从而控制
彩灯按照设计要现亮灭。 三、选择器件 本次课程设计所用器件如表一： 表一本次课程设计所用器件 1.同步二进制计数器74LS163
表二7-3 74LS163功能表 根据逻辑图、波形图、功能表分析，74LS163具有如下功能： 管脚图逻辑符号 1)1是同步4位二进制加法计数器，M=16，CP上升沿触发 2)2既可同步清除，也可异步清除。同步清除时，清除信号的低电平将在下一 个CP上升沿配合下把四个触发器的输出置为低电平。异步清除时，直接用 清除信号的低电平把四个触发器的输出置为低电平。 3)3同步预置方式：当LD = 0时，在CP作用下，计数器可并行打入预置数据. 当LD = 1时，使能输入PT同时为高电平，在CP作用下，进行正常计数。 4)PT任一为低时，计数器处于保持状态。 5) 5 CO为进位输出，可用来级联成n位同步计数器。 2．四位双向移位寄存器74LS194
前言 电子技术课程设计是配合电子技术基础课程与实验教学的一个非常重要的教学环节。它不但能巩固我们已所学的电子技术的理论知识，而且能提高我们的电子电路的设计水平，还能加强我们综合分析问题和解决问题的能力，进一步培养我们的实验技能和动手能力，启发我们的创新意识几创新思维。 现代生活中，彩灯越来越成为人们的装饰品，它不仅能美化环境，渲染气氛，还可用于娱乐场所和电子玩具中，现以该课题为例进行分析与设计可编程的彩灯控制电路很多，构成方式和采用的集成片种类、数目更是五花八门，而且有专门的可编程循环彩灯控制电路。绝大多数的彩灯控制电路都是用数字电路来实现的，例如，用中规模集成电路实现的彩灯控制电路主要用计数器，译码器，分配器和移位寄存器等集成等。 编者：周滨 2009年1月
目录 一、课题名称 (1) 二、设计目的 (1) 三、设计要求 (1) 四、设计方案 (1) 五、基本原理框图 (4) 六、模块设计思想 (5) 七、所需元器件 (8) 八、实际操作 (9) 九、具体电路 (10) 十、电路图设计 (10) 十一、安装与调试 (10) 十二、存在的不足与新设想 (11) 十三、心得与体会 (11) 十四、参考资料 (13) 附件一 (13) 附件二 (14) 附件三 (14)
一、课题名称 可编程彩灯控制器 二、设计目的 电子课程设计是电类专业学生重要基础实践课是工科专业的必修课。经过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告、使学生得到一次较全面的工程实践训练。理论联系实际，提高和培养创新能力，为后续课程的学习，毕业设计，毕业后的工作打下基础。 学习电路的基本设计方法；加深对课堂知识的理解和应用。完成指定的设计任务，理论联系实际，实现书本知识到工程实践的过渡；学会设计报告的撰写方法。 三、设计要求 1、设计脉冲产生电路、图形控制电路和存储电路； 2、用发光二极管行队列（1×16）作为显示电路，显示内容的动面感 要强； 3、能用按键切换不同的显示组合，至少有3个按键切换； 4、每种组合至少有3种变化，每种组合内图形能连续循环； 5、要有数码管显示当前是第几种组合（或是第几个按键）； 6、图形显示间隔（显示频率）至少有3种可选； 7、控制器可有2种控制方式： （1）规则变化：变化节拍有0.5秒和0.25秒，交替出现，每种节拍可有多种花样各执行1或2个周期后轮换；彩灯变化方向有单向移动和双向移动、跳跃移动等； （2）随机变化。变化花样相同，但节拍和花样的轮换随机出现。 四、设计方案 （一）设计思路 通过对硬件编程，将各种图形存储在EEPROM中，通过计数器控制各种图形的地址，再利用显示点阵显示出来。系统所显示的内容可反复循环，直至加电清零，便可以回到初始画面。
音乐彩灯控制电路 1、申请题目：音乐彩灯控制电路 采用4×4矩阵式键盘作为电子琴按键输入，用FPGA设计一个既可以区分不同音高和音阶进行乐曲的弹奏，又可以自动播放乐曲的音乐电路。同时，在播放音乐的同时，点阵板上的彩灯会随着不同的音乐、不同的音阶、音调而出先不同的花型变化。按键音符可以通过数码管显示出来。 2、项目规划： 音乐演奏电路，既有通过键盘自由弹奏，又可以播放内存乐曲（播放的乐曲由设计者自由编辑，以简谱二进制码方式存放在ROM的数据文件中）。 彩灯显示电路，在音乐播放的同时，根据音乐节拍的不同，16路彩灯进行各种花型的变化，彩灯的亮灭有多种不同的模式，可以根据八个拨码开关来进行设计，进行自由组合搭配。不同的音乐对应不同的彩灯模式，每种模式执行16拍后依次循环改变，当音乐停止时，彩灯的变化也停止。 设置启动、停止控制键，可以结束音乐的播放和彩灯变化。 设置选择音乐播放键，共存储了3首音乐，可以通过选择键进行选择播放具体不同的音乐。 设置了彩灯变化选择按钮，有普通彩灯和动感彩灯两种方式进行选择，可以通过按键进行选择。 设计采用音乐引入控制彩灯变化方式。用4×4矩阵式键盘作为按键输入，16×16的LED 点阵板作为彩灯输出。可以通过按键选择弹奏乐曲和播放乐曲两种模式。点阵板上彩灯的变化随着乐曲的不同而进行不同的变化。在播放过程中可以按键进行系统的停止和启动运行。同时也可以通过扬声器将音乐播放出来。 3、实现方案： 问题1：乐曲的发声原理 组成乐曲的2个基本要素是每个音符的发声频率值和它持续的时间，可以利用程序控制FPGA某个引脚输出一定频率的矩形波，便可以得到某个音符的音调，也可以再接上扬声器之后，就能发出相应频率的声音。同时，若能控制每个音符的持续时间，也就控制了乐曲的节奏，因此只需要控制输出到引脚的信号频率的高低以及每个信号持续的时间长短，即可实现乐曲的产生。 问题2：音符的获得方法和乐曲节奏的控制 所有不同的频率信号都可以从同一个系统基准频率分频而来，可以通过预置不同频率的音符信号，通过系统基准频率值计算得到分频系数，提供给之后的节奏使用。每个音符持续的时间是乐曲能连续播放的另一个要素。设全音符的持续时间为1s，则2分音符的持续时间为0.5s，4分音符的持续时间为0.25s。如果采用1MHz的频率作为系统基准频率，则
1. 引言 音乐彩灯控制器是用音乐信号控制多组颜色的灯泡,利用其亮度变化来反映音乐信号，一种将听信号转化为视信号的装置。该控制器具有渲染气氛的作用,增强人们欣赏能力。 2 设计任务与要求： 2.1任务： 1. 设计一种组合式彩灯控制电路，该电路由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。 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.第二按音律的强弱（信号幅度大小）控制彩灯。强音时，灯的亮度加大， 且被点亮的数目增多。 4.第三路按音调高低（信号频率高低）控制彩灯。低音时，某一部分灯点 亮；高音时，另一部分点亮。 2.2要求： 1、综合运用电子技术课程中所学的理论知识完成课程设计。 2、通过查阅手册和文献资料，提高独立分析和解决实际问题的能力。 3、熟悉常用电子器件的类型和特征，并掌握合理选用的原则。 4、学会电子电路的安装与调试技能。 5、进一步熟悉电子仪器的正确使用。 3 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，可采用计数、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。 4 设计原理：
如图2.1所示，控制器包括声、电转换和放大电路、时钟脉冲发生器、记数电路和控制电路等。它控制四路彩灯伴随乐曲而闪烁发光。 拾音话筒控制MIC将乐曲声响转变为电信号，经VT1~VT4加至四路模拟开关IC3（CD4066）。555和RP1、R1、R2、D1、C1等组成无稳态多谐振荡器 t(通)=0.693（RP1+R1）C1 t（放）=0.693R2C1 T=0.693（RP1+R1+R2）C1 图示参数的振荡周期T在0.5~5秒范围内变化。555的3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，而Q4加至复位端R（15脚），使电路成为一个环形计数电路。Q0~Q3的初期依次将CD4066四模拟开关选通，使乐曲信号依次加至VT5，VT6，VT7，VT8，并依次导通，SCR1~SCR4依次触发导通，彩灯插座依次有电，彩灯顺序点亮，随着悠扬的音乐，彩灯闪烁生辉。 图2.1 音乐彩灯控制电路
一．设计目的及要求 1.1 课程设计的目的 1、巩固和加强《数字电子技术》课程的理论知识。 2、掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程。 3、掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法，学会用ewb 软件或multisim软件对电路仿真。 4、通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能力。 5、培养创新能力和创新思维。 1.2 要求 用中规模集成电路实现6路彩灯控制电路，主要用计数器、译码器、移位寄存器等芯片集成，实现以下5种演示花型： 花型1：6路彩灯同时亮； 花型2：6路彩灯同时灭； 花型3：6路彩灯从左至右逐路点亮； 花型4：6路彩灯左侧三个全亮，同时右侧三个全灭； 花型5; 6路彩灯右侧三个全亮，同时左侧三个全灭；
要求彩灯亮、灭一次的时间可调，花型转换的顺序为：花型1、花型2、花型3、花型4，花型5、花型1······且电路有复位控制，复位按钮闭合时彩灯循环输出，按钮断开彩灯熄灭。 二、设计方案的选择和电路框图 2.1 题目分析 我们设计的流水灯实际上是主要使用一个555定时器、一个74LS160，一个74LS42和两个74HC194，这四个芯片对,6个彩灯进行控制，产生循环控制的效果。 2.2题目设计 花型1,111111；花型2,000000；花型3,100000——010000——001000——000100——000010——000001；花型4,111000；花型5,000111。用74HC194移位寄存器来实现。用74LS42译码器来实现对194的控制，实现194的清零，并行输入，以及右移。用74LS160十进制计数器控制42译码器的输出，555定时器根据滑动电阻的调节来实现输出时钟脉冲周期的不同从而控制160计数的快慢，也就实现了彩灯闪烁时间的可调。 2.3 结构框图
摘要 电力电子技术产业作为当代高新技术尤其是信息技术产业与传统产业的接口，在国民经济中扮演着越来越重要的角色。此设计论述了彩灯的总体控制，彩灯将会随着音乐的节奏闪亮，大大的改善了人们的娱乐环境，人们将在音乐和灯光当中消除工作一天的疲惫，并且彩灯的控制不需要人为的操作控制，将会完全自动的运行，使人们感受到了娱乐场所的智能化，人性化。此设计采用了平时常用的集成电路，包括时钟电路、阶梯波电路、滤波器等等，将会很清晰的呈现出它的工作原理，它是电子技术的实例应用。关键词：电子技术音乐彩灯集成电路。II Abstract As the joint between the present hi-Tech industry especially the informationtechnology industry and tradition industry, power electronics industry has been playing amore and more important role in the country economy. Although this industry in Chinahas made some progress through developing more than 30 years, compared with thedeveloped countries the gap is still quite big. This industry can"t meet the demands of thecountry economy development in china. Constituting a series of systemic and scientificdeveloping strategy to speed this industry is the purpose of this paper. The importanteffects of this industry on country economy are discussed, the shaping and developingcondition of this industry is analyzed, and the advantages and disadvantages of thisindustry in China are pointed in this paper. On the basis of referring the advancedexperience of developed countries. keyword: electronic technique music illumination unicircuit
彩灯控制器的设计 一.内容提要： 随着社会的发展，街道、商场或公共场所通常都装有各种五彩斑斓的灯饰，这些霓虹灯既可以美化人们的生活空间，也给这个社会增添了不少色彩。特别是每逢节日晚上都能看到街道旁都挂起五彩缤纷彩灯，给人一种节日的气氛。然而，彩灯作为我们生活中的一部分，我们既要知道其然，还要知其之所以然。因此，我们有必要去研究彩灯的工作原理。本次设计主要阐述了由电子电路设计一个彩灯控制器，控制红绿黄三个灯，按一定规律依次点亮。即由电子电路实现一个可循环效果的彩灯控制器。 本设计主要讲述了彩灯控制器的工作原理以及其各个组成部分，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果的方方面面。 二设计主要要求及指标 1、控制红、绿、黄一组彩灯循环闪亮，变化的规律是：红→红绿→绿→ 黄绿→黄→全亮→全灭→红，如此循环，产生“流水”般的效果。 2、彩灯白天不亮，夜晚自动亮。 3、“流水”的速度由快到慢，再由慢到快循环变化。 三、设计提示 原理框图如图1所示 1、彩灯的亮灭共有七种情况，可设计一个七进制的计数器，用计数器的状态控 制彩灯的亮灭；计数器应能够自启动。 2、“流水”的速度的控制可用两片555定时器电路实现。两片555接成振荡频 率不同的多谐振荡器，用频率低的振荡器上积分电容的三角波信号，调制另一个频率高的振荡器的振荡频率，使其高低往复变化。 3、用光敏器件（光敏电阻、光敏二极管、光敏二极管等）检测周围环境的光强， 以区分白天、夜夜，控制彩灯的亮灭。
图1 彩灯控制器框图 四．设计思路 根据题目要求，整体结构为脉冲信号源输出一定频率的脉冲给七进制计数器，七进制计数器受脉冲控制输出Q 1、Q 2、Q 0的不同状态，从而控制逻辑电路，逻辑电路输出控制彩灯的亮灭，达到要求。 根据所学内容，可分别确定所需元件,脉冲信号源有很多种，但要频率可控，可采用CB555定时器组成的多谐振荡器和滑动变阻器完成，多谐振荡器是常用的一种矩形波发生器，滑动变阻器通过改变其内部电阻来改变其输出矩形波的频率。七进制计数器可通过74LS160型同步十进制计数器改接而得。逻辑电路可使用74LS138型3位二进制译码器控制彩灯。 光敏器件检测电路 脉冲发生 七进制计数逻 辑 电 路 红 黄 绿 Q2 Q1 Q0 D CP 加减控制 循环结束结束判别 时钟快慢 控制
河南机电高等专科学校电子技术课程设计报告设计课题：节日音乐彩灯连
题目：节日音乐彩灯连 一、设计任务与要求 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。 二、方案设计与论证 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、总体方案方框图
3、方案一：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。 方案二：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
课程设计说明书题目:音乐彩灯控制器 院（部）：理学院 专业班级：应用物理14-1 学号： 2014305070 学生姓名：王伟洲 指导教师：李学超
安徽理工大学课程设计（论文）任务书理学院（部）物理系
前言 随着现在社会的发展，人们生活水平的提高，人们对娱乐环境的要求越来越高，娱乐环境中的灯光控制，成了一个重要的部分。为此，特意设计了关于音乐彩灯的控制。本设计要求将输入音乐信号分为高,中,低三个频段,并且分别控制三种颜色的彩灯.每组彩灯的亮度随各自输入音乐信号大小分为八个等级.输入信号最大时,彩灯最亮.当输入信号的幅度小于10mv时,要求彩灯全亮。
第一部分:实验原理部分 (一).设计框图及电路系统概述 设计框图： 电路系统概述： 1．声音信号要分为三个频段，所以第一步要通过滤波器进行滤波，将音频信号按要求分为三个频段。 2．经过放大器把毫伏级的声音信号放大为与比较信号可比的信号。由于直流信号才可比较，所以在进入比较器前先进行整流。 3．同步脉冲通过简易的数模转换产生阶梯波，放大后的信号与其比较产生高低电平，再和同步脉冲相与产生个数不同的脉冲去触发三极管，由触发脉冲的个数决定彩灯的亮度。 4．如果音乐信号小于10mV，用比较器产生高电平使或门的输出总为高电平，产生的高电平与1HZ的脉冲信号进行与，从而使灯亮暗闪烁。 (二).实验电路结构与分块电路原理 由本实验设计要求可将试验电路基本分为七个组成部分,即 1．电压转换部分 2．语音信号的输入部分 3．基本信号的放大部分 4，滤波选频部分（核心） 5．幅度控制部分 6 .输出显示部分 7．10毫伏比较扩展部分 第三部分:各单元电路的设计方案及原理说明 下面分别从以上几个分块电路说明该彩灯控制器的设计原理与过程. 1.电源电路： 由于实验给出电源为220V交流电，而实验所需芯片的工作电压大致在5－12V，故需要首先设计一个电压转换部分，将220V的交流电转换成5V，12V，相当于一个直流稳压源，以供数字和模拟芯片正常工作。其转换电路如下所示：
课程设计说明书 课程设计名称：数字电路课程设计 课程设计题目：四花样彩灯控制器 学院名称：信息工程学院 专业：通信工程班级：110422 学号：姓名：陈粤龙 评分：教师： 20 13 年9 月23 日 数字电路课程设计任务书20 12 －20 13 学年第 1 学期第19 周－20周 题目四花样彩灯控制 内容及要求 (1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动 (2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动 (3) 四亮四灭，从左向右移动 (4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭 (5) 四种花样自动变换。 进度安排 1.?布置任务、查阅资料、选择方案、领仪器设备：2天 2.?仿真、画PCB线路图：2天 3.?领元器件、制作、焊接：3天 4.?调试：2天 5.?验收：1天 6.?提交报告：2013-2014学年第一学期?2-3周 学生姓名：陈粤龙
注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。 前 言 彩灯控制器有着非常广泛的运用，如：LED 彩灯，音乐彩灯控制器，二维彩灯控制器等等，现简单介绍如下： 随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED 彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED 彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一 指导时间:2周 指导地点： E610 任务下达 2013年 9月 22日 任务完成 2013 年 9 月 25日 考核方式 1.评阅 □ 2.答辩 □ 3.实际操作□ 4.其它 □ 指导教师 系（部）主任 摘 要 彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都能运用到它的原理。本次设计的四花样彩灯控制器是其中较简单的，但这是进行复杂设计的基础。 本次课程设计要设计一个四花样彩灯控制器。首先要分析设计要求，从要实现四花样入手推导出要使用的芯片。可通过八位右移寄存器74LS164实现八个彩灯的向右移动，从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。根据四种花样确定这四种码，可通过模十六计数器74LS161的输出端接与门74LS08和非门74LS04产生。要实现彩灯的自动转换，把四种码输入四选一数据选择器74LS153的四个输入端，它的地址输入端接双D 触发器74LS74的两个输出端，74LS74可产生四种循环的状态，从而实现彩灯的自动转换。时钟信号由两个555产生，一个产生周期为0.721秒的矩形脉冲控制模十六计数器74LS161和八位右移寄存器74LS164,另一个产生周期为14.01秒的脉冲控制双D 触发器。当彩灯完成一种花样时，双D 触发器输出状态改变，数据选择器选择另一种码输出，彩灯变为下一种花样，直到完成四种花样再循环变化。 经实验验证，所设计的四花样彩器能完成四花样变换，每一种花样循环两次，四种花样不断循环。 关键字：时钟脉冲 分频 自动转换 控制器 数据选择器
单片机原理及接口技术 课程设计报告 单片机节日彩灯控制器设计彩灯控制器 姓 名： 学 号： 指导教师： 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造其自动化 完成日期： 2014年6月27日
目录 第1章．绪论---------------------------------------------------- 1 1.1课题的国内外现状----------------------------------------- 1 1.2课题的发展趋势------------------------------------------- 1 1.3课题研究的主要内容------------------------------------- 1 第2章.节日彩灯控制器的设计-------------------------------------- 3 2.1设计目的 ------------------------------------------------- 3 2.2设计要求 ------------------------------------------------ 3 2.3总体方案设计与选择的论证 -------------------------------- 3 2.4核心芯片及主要功能介绍 ---------------------------------- 4 2.4.1 AT89S52芯片---------------------------------------- 4 2.4.2 74HC377芯片 --------------------------------------- 7 2.4.3 74HC138芯片 --------------------------------------- 7 2.5硬件设计 -------------------------------------------- 8 2.5.1 直流电源电路 ---------------------------------------- 8 2.5.2 按键电路 ------------------------------------------- 9 2.5.3 时钟复位电路 --------------------------------------- 9 2.5.4 LED显示电路---------------------------------------- 10 2.5.5 硬件调试 --------------------------------------------- 10 2.6软件设计------------------------------------------------- 10 第3章.总结----------------------------------------------------- 15 3.1 实验方案设计的可行性、有效性----------------------------- 15 3.2 设计内容的实用性----------------------------------------- 15 3.3 实习心得------------------------------------------------ 15 附录一：总体电路图---------------------------------------------- 19附录二：元器件清单----------------------------------------------20参考文献--------------------------------------------------------21致谢------------------------------------------------------------21
内江师范学院毕业论文 开题报告 论文题目：基于单片机音乐彩灯控制器的设计 学生姓名XX指导教师 XXX 二级学院工程学院专业名称电子信息工程班级09级2班学号 XXXX XXX年9 月9 日
毕业论文（设计）开题报告 论文题目基于单片机的音乐彩灯控制器的设计 一、选题的背景与意义（本研究的现状综述、理论价值与实际意义） 音乐彩灯是一种被普遍用于娱乐、酒店、饭店酒吧的一种电路装置，我们能在很多场合看到音乐彩灯的应用。 背景：在当今这个社会，音乐彩灯的发展非常广泛，各种娱乐场所，酒店，广场等都采用了彩灯烘托环境的美好。而音乐彩灯能在音乐的节奏下闪耀，更能给客人以全新的感觉。随着电子技术的发展，音乐彩灯有很高的发展前景。 意义：1、相比传统的中小规模集成电路和计算机控制，采用单片机来设计彩灯控制器具有体积小、功耗低、可靠性高、调节灵活等优点。 2、基于单片机的音乐彩灯的控制器有较强的抗干扰能力、低污染、低环境影响、不影响人体且适应性广等优点。对本课题的研究与设计，还能进一步提高自己的电路设计水平，深入对单片机的理解和应用； 二、研究的主要内容和预期目标（研究的框架，要求列到一级提纲） 研究的主要内容： 音乐彩灯控制器主要要求将音乐分成四个不同的频段，将彩灯分为四组，各组彩灯颜色不同，每组彩灯包含两个颜色相同的彩灯。彩灯和音乐的同步控制，用软硬件结合的方法来实现。设计采用AT89S52单片机作为主控芯片，通过3个按键进行数据的输入，编程控制单片机进行音乐播放和彩灯闪烁，并通过小喇叭输出声音，通过LED彩灯和12864液晶屏输出显示。通过软件来控制音乐频率以及发光二级管该亮哪组，亮几盏。在控制彩灯的同时去控制扬声，这样能较好的达到音乐与彩灯的同步控制。 研究的框架： 1 系统的总体设计 2 系统的硬件设计 3 系统的软件设计 4 实验调试 5 设计心得 6 参考文献 7 致谢
西安文理学院机械电子工程系 课程设计报告 专业班级电子信息工程（1）班 课程数字电子技术 题目彩灯控制器 学号 学生姓名 指导教师 2010年 1月
西安文理学院机械电子工程系 课程设计任务书 学生姓名专业班级学号 指导教师职称教授教研室 课程数字电子技术 题目 彩灯控制器 任务与要求 1.掌握NE555定时器的原理及使用方法。 2.学习74LS138译码器的使用方法。 3.掌握CD4040计数器的使用方法。 4.按照设计图连好电路，实现所需功能。 5.攥写课程设计报告 开始日期 2009年12月28日完成日期2010年1月8日 2010年1月8日
目录 设计目的 (1) 设计任务和要求 (1) 总体设计方案 (2) 功能模块设计与分析 (5) 电路的安装与调试 (8) 实验仪器及元器件清单 (11) 心得体会 (10) 附录一系统电路图 (9)
一、设计目的 用CD4040芯片、LS138芯片、NE555芯片完成彩灯控制器。 二、设计要求和任务 通过循序渐进地独立完成数字电路的设计任务，加深对理论知识的理解，有效地提高了动手能力，独立分析问题、解决问题能力，协调能力和创造性思维能力。重点提高在数字电路应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过电路的设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。 基本要求： （一）．掌握数字逻辑电路分析和设计的基本方法 1.根据设计任务和指标，初选电路； 2.通过调查研究、设计计算，确定电路方案； 3.选测元器件，安装电路，独立进行试验，并通过调试改进方案； 4.分析课程设计结果，写出设计报告。 （二）．培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力 1.学会分析、找出解决问题的方法； 2.对设计中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案； 3.掌握一些测试电路的基本方法，课程设计中出现一般故障，能通过“分析、观察、判 断、试验、再判断”的基本方法独立解决； 4.能对课程设计结果进行分析和评价。 （三）．掌握安装、布线、调试等基本技能 1.掌握常用的仿真软件，并能够利用仿真软件进行一定的电路调试、改进； 2.掌握数字电路布线、调试的基本技巧； 3.巩固常用仪器的正确使用方法。 （四）．培养实践能力 通过严格的科学训练和工程设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并培养团结协作的精神。
音乐节奏彩灯控制器设计 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。 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。
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
物理与电气工程学院课程设计报告 多路彩灯控制器 姓名 ** ** 学号 ********* 班级电气工程及其自动化1班 年级 2011级 指导教师李 *** 成绩 日期 2013.4.8
摘要八路循环彩灯控制器整体电路由三部分组成：脉冲发生电路、移位寄存器、控制电路。其中用时钟脉冲来启动电路，使其发出不同的频率产生不一样的脉冲，控制发光二极管，使电路更好的工作。主要采用 74LS194 芯片接成扭环形结构的移位器来实现，最后做到两种花型的彩灯循环控制。 一、实验目的： 根据知识掌握情况和兴趣选择题目，给出功能设计方案，插接、调试电路，完成要求的任务，达到巩固和应用“电子技术基础”和“数字电路与逻辑设计”课程基本理论和方法，初步掌握模拟与数字电路系统设计基本方法的目的。 二、实验要求： 设计一个4路移存型彩灯控制器，彩灯用发光二极管LED模拟，具体要求如下： 1、能演示三种花型，花型自拟。 2、选作：彩灯明暗变换节拍为1.0s和0.5s，两种节拍交替运行。 三、实验元件： 555定时器 1个 74194 2个 74161 2个 7404 2个
电阻150kΩ 1个 电阻4.7KΩ 1个 电阻20Ω 8个 电容4.7uF 1个 电容0.1 uF 1个 四、总体方案的设计： 经过分析问题及初步的整体思考，设计方案如下： 需要实际时钟产生电路，循环控制电路和彩灯左右移，及全亮全灭输出电路。时钟脉冲产生电路由脉冲发生器产生连续的脉冲。循环电路采用74LS161 ，74LS194实现彩灯的循环控制。具体主要通过两片双向移位寄存器74LS194 来实现彩灯电路控制，通过脉冲发生器来产生连续时钟信号的输入，由74LS161 计数器来控制信号的移动方向，实现左移，右移及亮灭的功能。总体电路原理图如下： 五、单元电路的设计：
设计题目：声控音乐彩灯 专业电气工程学院 班级 1008班 学号 10291246 学生姓名乔茜 指导教师叶晶晶 提交时间2012年6月29日
目录 一、概述 (2) 1.1目的 (2) 1.2课程设计的组成部分 (2) 二、总结 (5) 3.1课程设计进行过程及步骤 (5) 3.2所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的........ 错误！未定义书签。 3.3体会收获及建议 (7)
一、概述 1.1目的 我们都知道，人发出的声音信号中的电压信号是及其微弱的，只是在毫伏级别，而其频率信号一般在几十到几百赫兹，我们希望用声音信号来控制信号灯闪烁的频率，从而可以让大家直观得看到自己说话声音“音符”，如果加上音乐，那么彩灯便会随着音乐的跳动而闪烁出不同的频率。为了实现上述功能，我们首先要将微弱的声音信号放大，然后将声音信号进行降频，降到可以被肉眼分辨出的频率。因此，此电路可以分为三部分：一、电压信号两级放大部分二、频率信号降频部分三、彩灯显示部分 1.2课程设计的组成部分 一：电压信号两级放大部分 这部分我们先用一个电容滤去直流部分，然后通过一个三极管将电压进行第一级放大，再次电容滤去直波，再通过一个三极管放大。经过两次放大后，电压被放大了100倍，这样就将毫伏级别的电压放大到了级别为伏的电压信号，为下一步降频做准备。 以下是第一部分的仿真：
二：频率信号降频部分 电路主要是四个集成芯片CD4017构成。CD4017是十进制计数器/分频器，其内部由计数器及分频器两部分组成，由译码输出现实对脉冲的分配，整个输出时序就是Q0、Q1、Q2、Q3···、Q9依次出现与时钟同步的高电平，宽电平等于时钟周期。 CD4017有3个输入端（MR、CP0和CP1）,MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时，其输出Q0为高电平，其余输出端（Q1～Q9)均为地电平.CP0和CP1是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号有CP0端输入，若要下降沿来计数，则信号由CP1端输入。 CD4017有10个输出端（Q0～Q9)和1个进位输出端CO。每输入10个计数脉冲，C0就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号，输出端依此变为高电平。 在C1中将11与15相接，即输入端14每输入9个信号时发生一次清零，达到降频的目的。C2中将C1送来的信号分配开，并分在10个端子上得到顺序正脉冲，以达到降频、分频的目的。 第一个芯片进行的是第一次分频，接下来的三个芯片是并联接入状态，其14与第一个的3相连，并利用3,4,10,5,9五个端口进行输出。 以下是第二部分的仿真部分：