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1、广 东 技 术 师 范 学 院 天 河 学 院课 程 设 计2016 年 6 月 3 日课 程 电 子 线 路 课 程 设 计题 目 音 乐 彩 灯 控 制 器学 院 电 气 与 电 子 工 程 学 院专 业 班 级 14 电 气 5 班学 生 姓 名 李 三学 生 学 号同 组 成 员 李 三 、 陈 勇 、 王 浩指 导 教 师成 绩目录1设 计 要 求 .12方 案 设 计 .12.1设 计 思 路 .12.2总 体 方 案 方 框 图 .12.3基 本 原 理 .23总 体 方 案 的 选 择 和 设 计 .23.1简 单 声 控 音 乐 彩 灯 控 制 器 .23.2音 乐 彩 灯
2、控 制 器 .34单 元 电 路 的 设 计 .34.1整 流 电 路 的 设 计 .34.2滤 波 电 路 的 设 计 .44.3高 通 滤 波 器 .44.4低 通 滤 波 器 .54.5元 件 参 数 的 计 算 及 选 择 .55总 电 路 图 .66总 结 .6参 考 文 献 .7附 录 .81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
3、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
4、 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基本原理框图多 谐 振 荡器 计 数 器 译 码 器 驱 动 器 彩 灯传 感 器 彩
5、灯放 大 器 整 流 、 滤 波电 路 驱 动 器 彩 灯高 通 滤 波器 驱 动 器 彩 灯低 通 滤 波器 驱 动 器220V HTDR32k W22kC47FR22kSCRMCR100-8R1 82k R4 1MBG9013DIN41482.3基本原理基 本 原 理 框 图 如 图 1所 示 。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 ， 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、
6、 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图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 C组 成 电 阻 降 压半 波 整 波 电 路 ， 输 出
7、 约 3V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 ， SCR即 开 通 ， 所 以 彩 灯 能 随 室 内 收 音 机播 出 的 节 目 的 音 乐 节 奏 而 闪 烁 发 光 。 W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
8、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 值 过 小 ， 应 更 换 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
9、 放 大 电 路 、 时 钟 脉 冲 发 生 器 、 计 数 电 路 和 控 制 电 路 等组 成 。xxxxxxxxxxxxxxxx4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/= 22 U2 0.9U2 （ 1）其 纹 波 系 数 g为 =UL /UL0 （ 2）式 中 ， UL
10、为 谐 波 （ 只 有 偶 次 谐 波 ） 电 压 总 有 效 值 ， 其 值 应 为UL 2L0222L42L2 UUUU （ 3）由 式 （ 1） 、 （ 2） 和 （ 3） 通 过 计 算 可 得 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/RL2、 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 = 2U24.2
