音乐彩灯控制器完整版

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目 录

一、 方案 介 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 02

设计内容、设计要求、软件学习、实验原理图、电力系统概括、

试验构造分块

二、 条件及主要参数表 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 05

电源电路、语音信号的输入、放大多数、滤波选频部分、整流器的工作原

理与设计、阶梯波与同步脉冲实现幅度控制、输出显示部分

三、 主要参数 算 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 13

音乐彩灯控制器原理电路图

四、 果 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 14

仿真电路图及仿真结果

五、 果剖析 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 15

实验工作原理

六、 述 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 16

心得领会

七、参照文件 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 18 音乐彩灯控制器完整版

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一、设计方案简介

音乐彩灯控制器是用音乐信号控制多组颜色的彩灯， 利用其亮度变化反应音乐信号的强弱， 进而使灯的变化规律与音频信号的规律及评论大小相对应， 是一种将听信号变换为是信号的装置， 用来调理听众赏识音乐时候的氛围和情绪。

1、设计内容

设计一台音乐声响与彩灯灯光互相组合的彩灯控制电路。要求

电路把输入的音乐信号分红高、中、低三个频段，并分别控制三种颜

色的灯。每组彩灯的亮度随各自输入音乐信号大小分八个等级。 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

mie。

2、设计要求

高频段 2000~4000Hz,控制蓝灯； 中频段 500~1200Hz,控制绿灯；低频段 50~250Hz,控制红灯；电源电压沟通 220V，输入音乐信号≧

10mV.。

3、PROTEL软件学习：

（ 1）第一成立一个专用文件夹， 用以集中寄存有关电路设计文件，便于管理；

（ 2） 当直接双击“ PROTEL99SE”图标后，进入第一层“ Design

Explorer ”设计管理器窗口；

（ 3） 在这个窗口中，可对设计数据库成立等操作，第一要成立一个新的设计数据库。点击命令出现成立新的设计数据库路径对话框；

（ 4） 成立设计数据库后，就要成立需要的各种电路设计文件。在进入一个设计数据库后， 履行命令后弹出新文档对话框， 选摘要增添 音乐彩灯控制器完整版

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文件种类后单击 OK，新建电路设计文件及增添到了设计数据库中。

（ 5） 文件的操作。在设计数据管理窗口中，在选择电路设计文件上单击右键后，弹出快捷菜单，可对其文件进行操作。

（ 6） 当成立电路文件后可对其进行电路设计（编写）工作，即双击电路原理图文件就进入了电路原理图编写窗口；

（ 7） 搁置元件。在电路原理图编写窗口搁置电子元件。第一要装

入需要的数据元件库， 操作方法：单击设计数据管理窗口中的 Browse

Sch 中的 Libraris命令进入元件库和元件管理器，而后单击

Add/Remove按钮，选择 \Design Explorer 99SE\Library\Sch 路径，

再选择所用的元件库文件， 单击 Add按钮增添到元件库管理器， 单击

OK，就能够看到选择的元件库已装到元件库管理器窗口中。

（ 8） 当元件管理器装入元件库后就能够搁置元件，在元件阅读区

中，用鼠标左键单击要搁置的元件，而后单击元件阅读区中的Place

按钮，鼠标上便附带了光标和浮动的被选中元件。 把光标挪动到要放

置的地点后，单击左键，这个元件就搁置好了。在搁置元件的过程如

要转动元件方向，按一次空格键元件就逆时针转 90°。

（ 9）布线。选择所需要的连线工具将电路连结起来。

（ 10） 编写元件的属性（元件名、封装、参数等） ，鼠标左键双击要编写元件，就弹出选中元件属性设置对话窗口， 依据需要对元件属性进行设置。

（ 11） 电器规则检查，主假如检查元件之间的互相连结。单击菜单

Tool/ERC, 启动电气规则检查设置对话框窗口， 单击 OK按钮就开始进

行检查。

（ 12）元件报告表的产生，点击菜单 Report/Bill of Material ，启动元件生成表，点击 Next 系统将生成元件报告表文件 。 音乐彩灯控制器完整版 4 / 18

（ 13） 生成网络表。启动成立网络表菜单 Design/Create Netlist

后出现网络表设置对话框窗口，设置好后点击 OK，即生成网络表格

文件。

4、实验原理图

详细框图：

放 整 耦合 双向

高频段通道 大 蓝 流

器 驱动器 晶闸管 灯

音 放

整 耦合 双向 绿 乐 中频段通道 大 灯 信 器 流 驱动器 晶闸管

号

低频段通道 放 整 耦合 双向 红

大 流 驱动器 晶闸管 灯

器

5、电路系统概括：

（1）声音信号要分为三个频段，所以第一步要经过滤波器进行 音乐彩灯控制器完整版

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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科比的信号。因为直流信号才可比较，所以在进入比较器前先进行整流。

（3）同步脉冲经过简略的数模变换产生阶梯波，放大后的信号与其比较产生高低电平，在和同步脉冲相遇产生个数不一样的脉冲触发三极管，有触发脉冲的个数决定彩灯的亮度。

（4）假如音乐信号小于 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，进而使灯亮暗闪耀。

6、实验电路构造及分块原理

因为本实验设计要求可将实验电路基安分为七个构成部分，即

① 电压变换部分

② 语音信号的输入部分

③ 基本信号的放大多数

④ 滤波选频部分

⑤ 幅度控制部分

⑥ 输出显示部分

⑦ 10mV比较扩展部分

二、设计条件及主要参数表

下边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 音乐彩灯控制器完整版 6 / 18

因为实验给出电源为 220V沟通电，而实验所需芯片的工作电压

大概在 5-12V，故需要第一设计一个电压变换部分，将 220V 的沟通

电变换成 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。其变换电路以下：

变压器变压，在经过全波整流电路和滤波电容的 +12V 和-12V直流电压作为运算放大器的电源。 +12 经过 W7805（稳压管）稳压后获得

+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， 考虑到外界要素的扰乱，同时为了使频次和幅度都能达到理想的要求，我们采纳MP3音乐信号直接输入的方法。

3、放大多数

因为音乐信号的幅度十分有限， 仅为十几毫伏， 为了驱动后边的

电路，势必输入信号放大后再经过选频等一系列办理。

放大电路能够采纳好多的形式， 因为无特别要求， 故本实验只选

用一般的反相放大器即可。

4、滤波选频部分 音乐彩灯控制器完整版 7 / 18

滤波部分是本实验的要点， 选频的结果将直接影响彩灯的最后显示成效，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， 选频可经过窄带滤波器实现。 知足设定频次的信号部分能够经过滤波器控制后边的信号， 不知足的部分则被滤波， 信号大大获得衰减。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， 无穷增益滤波器等多种。 本实验采纳的是低通滤波器，经过 带通滤波器 选择出低频段信号，如图：

低频滤波器选择出低频段信号 音乐彩灯控制器完整版 8 / 18

输入信号为 10Hz 的幅度

输入信号为 250Hz的幅度 音乐彩灯控制器完整版 9 / 18

实质搭接电路与理论值有差距，将两个电阻分别改为 2.7K 和

，实现了截频为 290Hz 的低通滤波。

中低频段和高频段的电路：

中频段： 500——

高频段： 2000—— 4000HZ

频段 R1=R2 R5=R6 R3=R7 R4=R8 C3=C4 C1=C2

高频 8K 40 10K 10K 1uF

中频 32K 15K 15K

输入模拟正弦波时，输出波形基本不是真，但因为阶数较低，过渡带比较宽，阻带衰减比较迟缓，但因为语音信号频次都相对较低，所以关于高通滤波器的要求能够降低一些， 所以该滤波器基本实现要求的功能。

5、整流器的工作原理与设计

因为只有直流信号才可比较，因此信号在进入比较器从前需进行

整流，将沟通音乐信号转为直流信号进行比较。 因为考虑到实验的复

杂度及成效影响，本实验我们采纳了全波桥式整流来实现。