音乐彩灯制作

音乐彩灯制作

一、前言：

本声控音乐彩灯是音乐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，使人的视觉和听觉结合在一起获得综合的艺术享受。

本设计任务利用PROTEL软件设计一个音乐彩灯灯光控制电路，这个课程题目我利用两个电路图实现：

①在设计音乐节奏和音率强弱控制彩灯部分，该声控电路由电源电路、声控电路、压控振荡器和控制电路组成原理图;

②在按音调高低（信号频率高低）控制彩灯部分，把输入的音乐信号分为高，中，低三个频段，分别控制三种颜色的彩灯，并让它们分别通过三个带通滤波器通道，得到了放大的音乐信号，再通过一个放大及整流电路，得到一个直流信号，最后利用一个光耦合电路，实现音乐对灯光的调节。

1.1所用主要元气件：

小型电位器，1N4742型硅稳压二极管，BT31型单结晶体管，TP4520型二进制加法计数器，带通滤波器，放大及整流电路，光耦合驱动电路，直流稳压电源，声控电路，压控振荡器，控制电路，高灵敏度驻极体传声器，S9014型NPN晶体管，S9015型硅PNP晶体管等。

二、方案设计原理：

（1）通过查阅资料，根据课题要求,本控制器可分别用三部分电路实现。

①音乐的节奏往往由乐队的鼓点来体现,实质上它是具有一定时间间隔的节拍脉冲信号。因此,可采用计数、译码驱动构成节拍脉冲信号发生器（或称时间顺序控制器），使相应的彩灯按节奏点亮和熄灭。 ②为实现声音信号强弱的控制，应该将声音信号变成电信号，经过放大、整流滤波，以信号的平均值驱动彩灯发亮。信号强，则灯的亮度大，且点亮灯的数目增多。

③为实现高、低音（不同频率信号）对彩灯的控制，采用高、低通有源滤波器电路。低通滤波器限制高音频信号通过，而高通滤波器限制低音频信号通过，分频段输出信号，经过放大驱动相应的发光二极管点亮。

（2）控制器原理图

①采用运算放大器或555定时器构成多谐振荡器,产生矩形波信号作为计数器的时钟脉冲.

②计数器输出经译码器可得多路译码输出信号,再通过驱动器使相应的彩灯点亮。

③采用动圈式话筒或者扬声器,将声响信号变成电信号输出,并经放大器将其放大。由于音频信号的频率高于发光元件的响应频率，为使发光有适当的显示时间，可加入延时电路，减少发光元件闪烁现象。

3.2音乐彩灯控制电路（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 3.2.1随着音乐节奏及音律强弱不断地变换灯光色彩的电路工作原理：

（1）该声控变色彩灯电路由电源电路、声控电路、压控振荡器和控制电路组成，原理图如下页示：

该声控变色彩灯电路的电源电路由降压电容器，限流电阻器，稳压二极管，整流电路和滤波电容器组成。

①声控电路由传声器，电阻器，电容器和晶体管组成。

②压控振荡器由晶体管，单结晶体管，可变电阻器，电阻器和电容器组成。

③控制电路由电阻器，电容器，同步加法计数器集成电路，晶体管，晶闸管组成。

④交流220V电压经C1降压，VS稳压，VD整流及C2滤波后，为声控电路，压控振荡器和控制电路提供12V左右的直流电压。

⑤BM将声音（音乐声）信号转换为电信号，该电信号经V1放大后送入压控振荡器，使其振荡工作（V1输出的电信号使V2的工作电流发生变化，C5的充电时间也随之变化，VU输出的脉冲频率也随着音乐声的节奏及强弱同步变化）,为IC的1脚（CP端）提供计数脉冲。IC在计数脉冲的作用下，其Q1~Q3输出端输出变化的控制信号，通过控制V3~V5和VT1~VT3的导通与截止，来控制3路彩灯（HL1,HL2,HL3）的亮与灭，产生合成灯光效果。

（2）具体工作原理：

①当IC的1脚输入第1个计数脉冲，IC的Q1端输出高电平，Q2端和Q3端输出低电平，V3和VT1导通，V4，V5和VT2,VT3截止，第一路彩灯HL1点亮，第2路彩灯HL2和第3路彩灯HL3不亮，变色彩灯发红色光。

②当IC的1脚输入第2个计数脉冲，IC的Q1端和Q3端输出低电平，Q2端输出高电平，V4和VT2导通，V3，V5和VT1,VT3截止，HL1和HL3不亮，HL2点亮，变色彩灯发绿色光。

③当IC得1脚输入第3个计数脉冲，IC的Q1端和Q2端输出高电平，Q3端输出低电平，V5和VT3截止，V3，V4和VT1，VT2导通，HL1和HL2点亮，HL3不亮，变色彩灯发黄色光。

④当IC得1脚输入第4个计数脉冲，IC的Q3端输出高电平，Q1端和Q2端输出低电平，V5和VT3导通，V3，V4和VT1,VT2均截止，HL1和HL2不亮，HL3点亮，变色彩灯发蓝色光。

⑤当IC得1脚输入第5个计数脉冲，IC的Q1端和Q3输出高电平，Q2端输出低电平，V4和VT2截止，V3，V5和VT1,VT3均导通，HL1和HL3点亮，HL2不亮，变色彩灯发紫色光。

⑥当IC得1脚输入第6个计数脉冲，IC的Q1端输出低电平，Q2端和Q3端输出高电平，使V3和VT1截止，V4，V5和VT2,VT3导通，HL1不亮，HL2和HL3点亮，变色彩灯发青色光。

⑦当IC得1脚输入第7个计数脉冲，IC的Q1~Q3端均输出高电平，使V3~V5和VT1~VT3均导通，HL1~HL3均点亮，变色彩灯发白色光。

⑧当IC得1脚输入第8个计数脉冲时，IC的Q1~Q3端均输出低电平，使V3~V5和VT1~VT3均截止，HL1~HL3均熄灭，变色彩灯不发光。

⑨当IC得1脚输入第9个计数脉冲，IC的Q1端又输出高电平，Q2端和Q3端输出低电平，V3和VT1导通，V4，V5和VT2,VT3截止，第一路彩灯HL1点亮，第2路彩灯HL2和第3路彩灯HL3不亮，变色彩灯发红色光。

以上工作周而复始，使变色彩灯有规律地变换发光色彩。

调节RP的阻值，可改变变色彩灯发光色彩的变换速度。

3.2.2 随音乐彩灯音调高低（信号频率高低）控制彩灯部分：

（1）把输入的音乐信号分为高，中，低三个频段，分别控制三种颜色的彩灯，并让它们分别通过三个带通滤波器通道，得到了放大的音乐信号，再通过一个放大及整流电路，得到一个直流信号，最后利用一个光耦合电路，实现音乐对灯光的调节。

技术指标：

音乐信号分为三个频段，分别控制红、绿、蓝三种颜色的彩灯。 ① 高频段控制蓝灯。

② 中频段控制绿灯。

③ 低频段控制红灯。

④ 每组彩灯的亮度随各路输入信号的大小分八个等级。输入信号最大时，彩灯最亮。

⑤ 规定输入音乐信号大于10mV。

(2)设计方案:

音乐彩灯音调高低控制电路总图

实验器材总括： 高频段通道

中频段通道

低频段通道 放大器

放大器

放大器 整流

整流

整流 耦合

驱动器

耦合

驱动器

耦合

驱动器 音乐信号 双向

晶闸管 蓝灯

双向

晶闸管

双向

晶闸管 绿灯

红灯 二极管：IN4007型整流二极管3个

IN4742型稳压管 2个

电容话筒：CRZ2-113F

NPN型硅晶体管： S9014 5个

PNP型硅晶体管： S9015 1个

单结晶体管： BT31 1个

RP小型电位器 1个

集成电路IC： MC1452 或CC4520型

双向晶闸管: 3CT系列6A、400V 3个

电容： 470uf 2个

11uf 1个

2.2uf 1个

0.1uf 1个

22uf 1个

电阻： 1.5M 1个

470K 1个

100K 1个

75K 1个

10K 1个

1.5K 3个

200Ω 1个

彩灯 10~150W 3个

注：对实验的不熟悉以及种种原因，对器材以及原理上所出现的错误希望老师能够给予批评改正……