音乐彩灯
题目音乐彩灯控制器
摘要:设计了一个由音乐声响控制彩灯灯光效果的控制电路.该彩灯控制器有两路,分别由不同颜色的LED组成;驻极体话筒拾取语音信号经过运放放大以及电容耦合,RC滤波后去控制后续电路.第一路通过一组电压比较器对输入的信号进行比较达到点亮不同数目的LED的目的;音量大,彩灯被点亮的数目增多,音量低,彩灯被点亮数目减少;第二路分别通过一个高通滤波器和低通滤波器达到按音调高低控制彩灯的目的.低音时,某一部分亮;高音时,另一部分灯点亮.
关键词:音乐声响，电压比较器，滤波器,彩灯控制
１.系统设计
１.１设计要求
设计一个由音乐声响控制彩灯灯光效果的控制电路．有两路彩灯，分别有若干个不同颜色的ＬＥＤ组成；第一路按音量大小控制；第二路按音调高低控制彩灯．
２. 单元电路设计
２.１电源电路设计
本电路对电压的稳定性,输出电流能要求都不高,所以用普通的全波整流滤波电路供电,电路图1所示;可以输出0~~18V电压.
(元器件:4只整流二极管为1N4001(50V/1A),滤波电容为1000uF电解电容和2只消除高频干扰的0.1μF瓷片电容,1片LM137,电阻R(100和220),1个滑动变阻器)
图1
2.2声音---电平转换电路和电压比较电路
由电压输出的放大了的声音信号经过一组设置了不同参考电压的电压比较器,就能用相应的不同电压去控制LED的亮灭.当电压大于10mV小于20mV时,L4亮,其它灭;当电压大于20mV小于30mV时,L4,L3亮,其它灭;依此类推……
运放选用运放LM358AH，电路图如图2所示，取R2=1.0KΩ，R5=330KΩ，
R1=510KΩ，R3=10Ω，C2=10μF
图2（接下图）
图2
2.4音调高低区分电路[1]
2.4.1低音区分电路
由信号输出的放大的语音信号经过由R1,R2,R3 ,C1,C2组成的低通滤波器后,将高音信号滤掉,只剩低音部分.由低通滤波器公式知上限截止频率f0=1/(2*pi*R*C).其中取C1=2uF,C2=4.7uF,R1=R3=20kΩ，R2=10kΩ,经计算得f0=4Khz.由1脚输出的信号经过一个电
压跟随器缓冲后经过C3耦合,D1整流,R6,C4平滑滤波,去控制Q1的导通,达到低音(低于4Khz)时LED 亮,高音(高于4Khz)时灭的目的. 3248
1U1A L M 358A H
V 130m V 1000Hz 0De g
C1
2.0u F R2
10k o h m
R3
20k o h m C24.7u F
12V V CC
-9V
V DD
R920k o h m
IO1IO2
低通滤波电路仿真 图3 U1A
L M 358AH V 130m V 1000Hz 0De g
C1
2.0u F R210k o h m
R320k o h m C2
4.7u F 12V V CC
-9V V DD
U2A
L M 358AH
U3A L M 358AH R41.0k o h m 12V V CC -9V V DD
R5330k o h m
12V V CC -9V V DD C310u F D11N4001L ED _b lu e L ED1L ED _b lu e L ED2L ED _b lu e L ED3L ED _b lu e L ED412V
V CC
Q12N3904R7
1.0k o h m
R6
1.0k o h m C4
10u F R81.0k o h m R920k o h m
A B T
G
X S C 1
低音区分电路仿真图 图4
2.4.2高音区分电路
由信号输出的放大的语音信号经过由R1,R3,R9,R2,C1,C2,C5组成的高通通滤波器后,将低音信号滤掉,只剩高音部分.由高通滤波器公式知下限截止频率f 0=1/(2*pi*R*C).其中取C=C1=C5=2.0uf,C2=4.7uF.R=R1=R9= 20K,R2=10k 经计算得f 0=4Khz.由1脚输出的信号经过一个电压跟随器缓冲后经过C3耦合,D1整流,R6,C4平滑滤波,去控制Q1的导通,达到低音(低
于4Khz)时LED 灭,高音(高于4Khz)时亮的目的. 32481U1A L M 358A H
V 130m V 1000Hz 0De g C1
2.0u F C24.7u F
12V V CC
-9V
V DD
C52.0u F R1
200o h m
R9200o h m R3
330k o h m R2
10k o h m
IO1IO2
高通滤波电路仿真 图5 U1A
L M 358AH V 130m V 1000Hz 0De g C12.0u F C2
4.7u F 12V V CC -9V V DD
U2A
L M 358AH
U3A L M 358AH R41.0k o h m 12V
V CC
-9V V DD
R5
330k o h m
12V V CC -9V V DD C310u F D11N4001L ED _b lu e L ED1L ED _b lu e L ED2L ED _b lu e L ED3L ED _b lu e L ED412V
V CC
Q12N3904R7
1.0k o h m
R6
1.0k o h m C4
10u F R81.0k o h m C52.0u F R1
200o h m
R9200o h m o ut
in X B P 1
R3330k o h m R210k o h m
高音区分电路仿真图 图6
３. 总结
利用运放与电阻,电容组成电压比较器,低通滤波器,高通滤波器,并配合二极管,三极管实现了音乐声响控制彩灯灯光效果的控制电路.在该设计过程中力求设计简单,充分提高设计的性价比.本设计经过仿真得到的效果较好,比较圆满地实现了设计的要求. 电路LED 灯亮灭的控制由输入信号的电压大小的控制，输入音量大时，LED 灯亮的数目多，反之，音量小时，亮的灯数少。
3．2．1 信号变换电路测试数据
系统设计的信号变换，功率放大电路输出端信号在示波器中显示如图3-2-1所示。
图3-2-1
3．2．2滤波器电路测试数据
低通波特图
高通波特图
参考文献
1童诗白,华成英.模拟电子技术基础.北京:高等教育出版社,2001年2发明都电子设计宝典.福建科学技术出版社（美）Paul Scherz著