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广东技术师范学院天河学院 课 程 设 计 2016年 6月 3日 目 录 1设计要求 1 2方案设计 1 2.1设计思路 1 2.2总体方案方框图 1 2.3基本原理 2 3总体方案的选择和设计 2 3.1简单声控音乐彩灯控制器 2 3.2音乐彩灯控制器 3 4单元电路的设计 3 4.1整流电路的设计 3 4.2滤波电路的设计 4 4.3高通滤波器 4 4.4低通滤波器 5 4.5元件参数的计算及选择 5 5总电路图 6 6总结 6 参考文献 7 附录 8 1设计要求 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。 2方案设计 2.1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。 2.2总体方案方框图 图1 基本原理框图 2.3基本原理 基本原理框图如图1所示。 1、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，计数器输出经译码器可得多路译码输出信号，再经过驱动器使相应的彩灯点亮。 2、采用动圈式话筒或者扬声器，将声响信号变成电信号输出，并经过放大器将其放大。由于音频信号的频率高于发光元件的响应频率，为使发光元件有适当的显示时间，可加入延时电路，减少发光元件闪烁现象。 3总体方案的选择和设计 3.1简单声控音乐彩灯控制器2 声控音乐彩灯控制器电路图 简单声控音乐彩灯控制器的电路如图2所示，R1、R2、D和C3V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，SCRW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。 3.2音乐彩灯控制器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。 4单元电路的设计 4.1整流电路的设计 全波桥式整流电路如图3所示，图中4个二极管接成电桥的形式，故有桥式整流之称。 图3 全波桥式整流电路 该电路工作原理： 由理论分析可得，输出全波单向脉冲电压的平均值即直流分量为： UL0=2U2m/(=U2≈0.9U2 （1）g为 γ= UL( /UL0 （2） （3）1）、（2（3）g≈0.48。由结果可见，全波整流电路的输出电压纹波比半波整流电路小得多，但仍然较大，故需用滤波电路来滤除纹波电压。 全波整流电路中的二极管安全工作条件为： 1、二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管平均电。由于4个二极管是两两轮流导通的，因此有 IF＞ID0=0.5UL0/RL=0.45U2/RL 2、二极管的最大反向工作电压UR必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压URM，即 UR＞URM =U2 4.2 滤波电路的设计 经整流后的直流输出电压脉动性很大，不能直接使用。为了减少其交流成分，通常在整流电路后接有滤波电路。滤波电路的主要任务是将整流后的单向脉动直流电压中的纹波滤除掉，使其变成平滑的直流电。 xxxxxxxxxxxx 4.3高通滤波器 由分析知道截止频率为50Hz，于是就有 Hz 选取R7=R8=4k，C1=C2=0.8F。，由前分析知，故选取R10=4k，R9=4kfc=100Hz。xxxxxxxx 图4 高通