音乐彩灯控制器完整版.docx
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音乐彩灯控制器完整版
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
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“DesignExplorer”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
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\DesignExplorer99SE\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/BillofMaterial,启动元件生成表,点击Next系统将生成元件报告表文件。
(13)生成网络表。
启动成立网络表菜单Design/CreateNetlist
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
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
⑦10mV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
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
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
输入信号为10Hz的幅度
输入信号为250Hz的幅度
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。
6、阶梯波与同步脉冲实现幅度控制
设计要求依据音乐信号的大小控制彩灯的亮度。
因此想到用一节
梯度发生器产生8个阶梯,作为参照电压与音乐信号进行比较,进而
决定了比较器输出的高电平的个数,最后由均匀电压大小来控制灯的
亮度。
每次不一样的个数,将灯的亮度分为8个程度,知足设计要求。
(1)阶梯波电路及其产生波形。
电路图以下:
详细数据为:
R5
R6
R7
阻值
43K
22K
10K
产生的阶梯波幅值分8
个状态,分别为:
5V、、3.55V、
、2.13V、、071V、0V
(2)555晶振产生的同步脉冲
该同步脉冲由555晶振电路产生。
详细电路为:
矩形波振荡周期TW的近似计算公式为
TW≈tH+tL≈0.7(R1+2R)C
矩形波振荡频次f的近似计算公式为
R1
R2
C
1Hz
470ohm
1uF
400Hz
10k
82k
10uF
7、输出显示部分
依据设计要求,不一样幅值的音乐信号对应着彩灯的不通亮度。
可
经过音乐信号与阶梯波的比较去控制。
本实验,我们利用集成运放和三极管构成电压比较器和同步脉冲
控制电路,电路图以下:
三、设计主要参数计算
音乐彩灯控制器原理电路图
四、设计结果
仿真电路图及仿真结果;
仿真电路图
该图是利用Multisim软件设计的电路原理图。
仿真结果
五、实验结果剖析
当输入信号大于10毫伏时,蓝绿红三路灯分别受三路滤波器的
控制而发亮,当输入信号频次在2000—4000Hz时,高频滤波器被选
通,相应蓝灯点亮;同理,当输入信号频次在500—1200Hz时,中频
滤波器被选通,相应绿灯被点亮;而当输入信号频次在50—250Hz之
间时,红灯被点亮,于是实现了彩灯跟着信号频次的变化而变化。
该
部分主要受滤波器的控制,因此对滤波器的精度要求比较高。
较好的
滤波器能够更精准的实现彩灯的控制。
音乐信号经过滤波器后,进行
幅度选择,音乐信号按幅度大小分为八个亮度段,当输入音乐声音大
时,电信号幅度也会相应增大,灯的亮度也增添;反之,当输入音乐
信号声音较小时,电信号幅度也相应减小,灯的亮度减小。
六、设计评论
在实践中掌握理论
———记课程设计心得领会
课程设计是培育学生综合运用所学知识,发现,提出,剖析和解决实质问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实质工作能力的详细训练和观察过程.回首起此次课程设计,到现在我仍感触颇多,确实,从选题到定稿,从理论到实践,在短短的两个礼拜的日子里,能够说
得是苦多于甜,可是能够学到好多好多的的东西,同时不单能够稳固了从前所学过的知识,并且学到了好多在书籍上所没有学到过的知识。
经过此次数电课程设计使我懂得了理论与实质相联合是很重要
的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相联合起来,从理论中得出结论,进而提高自己的实质着手能力和独立思虑的能力。
在设计的过程中碰到问题,能够说得是困难重重,这毕竟第一次做数电课程设计,不免会碰到过各种各种的问题,同时在设计
的过程中发现了自己的不足之处,对从前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够坚固。
此次课程设计终于顺利达成了,在设计中碰到了好多问题,最后在指导老师的勤劳指导下,终于水到渠成。
同时,在老师的身上我学获得好多适用的知识。
整体来说,此次实习我得益匪浅.在探索该怎样设计程序使之实现所需功能的过程中,特别风趣,培育了我的设计思想,增添了实质操作能力.在让我领会到了设计的艰辛的同时,更让我领会到成功的愉悦和快乐.此次课程设计,固然短暂可是让我获得多方面的提高:
1、提高了我们的逻辑思想能力,使我们在逻辑电路的剖析与设计上有了很大的进步。
加深了我们对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识,进一步增进了对一些常有逻辑器件的认识。
此外,我们还更为充足的认识到,数字电路这门课程在科学发展中的至关重要性2,查阅参照书的独立思虑的能力以及培育特别重要,我们在设计电路时,碰到好多不理解的东西,有的我们经过查阅参照书弄理解,有的经过网络查到,但因为时间和资料有限我们更多的仍是独立思虑。
3,互相议论共同研究也是很重要的,常常出现一些问题,比方
电路设计中的选频器的设计,开始其实不理解选频器的原理,可是和其余的同学议论后,理解了选频器的基来源理后,很快的设计了电路原理图。
经过本次学习和上机实践,我们初步掌握了有关软件的使用,学会了软件中的一些基本操作和利用电路设计软件设计一些简单的电
路;同时,我们还经过查阅有关资料、讨教指导老师和小组议论等方式,对设计电路进行性能考据。
最后,利用Protel软件和Multisim软件将设计好的电路图在计算机上画出来,并对其进行仿真,获得仿真实确结果。
此次课程设计让我们学到了好多在书籍上所没有学到过
的内容,上机操作能力也获得了提高,把所学的理论知识与实践相结
合起来,从理论中得出结论,真实学到了知识;
在此次课程设计中,我们充足发挥了团队合作精神。
我们深信,
在这样一个飞快发展的时代,没有优异的个人,只有优异的团队。
同
时,在设计中我们也碰到了好多困难,我们清楚的看到了我们的不足,
但我们有信心,在此后的课程学习中,努力提高自我,不停完美自我,
为迎接新一天的阳光而不停奋斗!
七、参照文件
1、王文秀,龙井院.电子元器件.北京:
人民邮电第一版社
2、李振声,勒希敏.实验电子技术.北京:
国防工业第一版社,2001
3、席志红.电子技术.哈尔滨:
哈尔滨工程大学第一版社
4、张常年.综合电子设计与实践.北京:
清华大学第一版社
5、毕满清.电子技术实验与课程设计.北京:
机械工业第一版社,2005
6、阎石.数字电子技术基础.北京:
高等教育第一版社,1998
7、孙余凯.优选适用电子电路260例.北京:
电子工业第一版社,
8、网上资料
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