音乐彩灯控制器

I毕业设计2011年11月25日题目音乐彩灯控制系统专业班级机电0903班学生姓名齐晓琨学生学号2009318114指导教师史琳芸II宝鸡职业技术学院毕业设计任务书姓名：齐晓琨专业：机电一体化班级：机电0903班设计课题：音乐彩灯控制系统指导教师：史琳芸电子信息工程系印制二○一一年九月III毕业设计任务书毕业设计题目：音乐彩灯控制系统毕业设计目的：通过该设计让学生掌握电子技术方面知识的综合应用，合理选择器件和设计方案，以提高综合应用知识的能力。毕业设计任务：设计一组合音乐彩灯控制电路，该控制电路有三路不同控制方法的彩灯组成。毕业设计主要要求：1当音乐处于高频段2000--4000HZ第一组彩灯根据音乐幅度强弱不同产生不同的亮度；2当音乐处于中频段500--1200HZ第二组彩灯根据音乐幅度强弱不同产生不同的亮度；3当音乐处于低频段50HZ--250HZ第三组彩灯根据音乐幅度强弱不同产生不同的亮度；4当音乐在这些频段之外，要求所有彩灯按照1HZ频率节奏性的闪烁；5当无音乐输入的时候，要求6组彩灯顺序交替移动点亮。毕业设计工作量要求：1.电子版A4纸打印包括电路图。2.论文字数不少于5000字。3.参考论文8篇毕业设计进度计划：毕业设计应完成的技术资料：论文及电子版参考文献：见最后一页科研室主任意见：系主任领导意见：任务下达日期2011年9月21日规定完成日期2011年11月15日IV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。V目录第一章绪论..................................................................................................................11.1音乐彩灯控制器的研究目的与意义.............................................................1第二章音乐彩灯控制器方案的确定..........................................................................22.1设计任务与要求：..........................................................................................2第三章：音乐彩灯控制器系统设计............................................................................43.1电源电路..........................................................................................................43.2音乐信号：......................................................................................................43.3放大部分：......................................................................................................53.4带通滤波器：..................................................................................................62.5整流器的工作原理与设计:............................................................................82.6阶梯波发生器:................................................................................................82.7比较器：........................................................................................................152.8移位寄存器：................................................................................................182.9数据选择器:.................................................................................................212.10门电路：......................................................................................................222.11三极管的开关特性:.....................................................................................232.12发光二极管:................................................................................................242.13运放的选择:................................................................................................25第四章结束语............................................................................................................27致谢..........................................................................................................................28参考文献..................................................................................................311第一章绪论1.1音乐彩灯控制器的研究目的与意义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，灯光根据音乐的高低起伏来进行花式闪烁，当有音乐时候，将音乐分成三个不同的频段，用以分别控制三组不同颜色的彩灯，高频段、中频段、低频段分别各自控制一组彩灯，这样使人们用灯光的颜色变化来感受音乐的不同频率变化；此外灯光的亮度将随着音乐幅度的强弱来实现7个梯度的变化，这样使人们将听觉享受转换成视觉上的享受，另外当无音乐信号时，通常都没有灯光变换，让人感觉很单调，本设计基于这点，另外还设计了无音乐时彩灯的花式闪亮。1.2音乐彩灯控制的前景和发展方向在当今这个社会，音乐彩灯的发展方向非常广泛，各种娱乐场所，酒店，广场等，都采用了彩灯烘托环境的美好，尤其是在各类娱乐场所，灯光的配置几乎成了其硬件的主要部分，如果灯光的设计合理化，智能化，将会给客人以涣然一心的感觉，这种身心上的享受，将会成为娱乐公司抓住客户的必要手段，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。传统的彩灯都是机械的控制彩灯的闪亮，甚至还需要人为的操作开关，这种单调的控制方法，从目前社会的发展趋势看，已经越来越不能适应人们对物质生活和精神生活的追求了，彩灯在人们心中的地位也变得越来越不重要，不是因为它本身就没有什么存在的价值，而是因为它的智能化程度已经跟不上时代的潮流了，如果彩灯能与音乐完美的结合，将是怎样一种状况，如果音乐彩灯能与音乐喷泉一起飞舞一定让人更赏心悦目。此外，随着电子技术的高速发展，对于音乐彩灯的控制也就相当的容易了，无论是从技术上讲还是从需求上讲，音乐彩灯都有很高的发展前景。2第二章音乐彩灯控制器方案的确定2.1设计任务与要求：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。1当音乐处于高频段2000--4000HZ第一组彩灯根据音乐幅度强弱不同产生不同的亮度；2当音乐处于中频段500--1200HZ第二组彩灯根据音乐幅度强弱不同产生不同的亮度；3当音乐处于低频段50HZ--250HZ第三组彩灯根据音乐幅度强弱不同产生不同的亮度；4当音乐在这些频段之外，要求所有彩灯按照1HZ频率节奏性的闪烁；5当无音乐输入的时候，要求6组彩灯顺序交替移动点亮；2.2音乐彩灯控制器的程序流程：首先将彩灯系分为6组，每组彩灯有两个灯，每组彩灯颜色不同，颜色分别为红、橙、黄、绿、蓝、紫，并且每组彩灯设置了两个彩灯以增加其效果。当有音乐信号时，将音乐信号进行放大，若音乐信号频率处于2000—4000HZ时，触发第一路彩灯使其点亮；当音乐信号处于500--1200HZ时，触发第二路彩灯使其点亮；当音乐信号处于50HZ--250HZ时，触发第三路彩灯并使其点亮；当不同频率的音乐信号在触发每组彩灯点亮的时候，产生一个阶梯波信号与整流后的信号进行比较，比较后产生一串数字信号，再将这串与400HZ的方波进行与，输出占空比不同数字信号，由于占空比不同，输出平均电压的大小也不同，这样就可以改变彩灯的亮度。当音乐信号处于这三个频段之外时，通过整流滤波产生一个高电平和1HZ的方波进行与使6组彩灯以1HZ的频率闪亮。当无音乐信号时，一个6位双向移位寄存器，以计数器和数据选择器进行设置，使6组彩灯双向移动闪亮。现在确定音乐彩灯控制器设计的总体方案，其结构框图如下:34第三章：音乐彩灯控制器系统设计3.1电源电路由于本设计所用的电源为220V交流电，而设计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。3.2音乐信号：本设计中采用MP3输入音乐信号，这种信号电压幅度大约是0—20mV，所以之后必须对信号进行放大才能对彩灯进行控制。方案一：直接输入。方案二：音乐信号由麦克输入：5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