音樂燈光控制器設(shè)計(jì)

摘要：該電路利用一個(gè)12位A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)音樂信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，監(jiān)測(cè)量化結(jié)果，并產(chǎn)生對(duì)數(shù)溫度計(jì)碼格式的輸出控制多路電源。

實(shí)現(xiàn)燈光變幻的控制方案有許多種，該電路是其中的一種，可以選擇性地開啟掛在圣誕樹上的裝飾燈，以6串為一組，燈光可以隨著音樂的電平和節(jié)拍閃爍。該電路(圖1)可以單機(jī)運(yùn)行，無需微控制器，也不需要軟件控制或進(jìn)行其它任何調(diào)節(jié)。

圖1. 音樂信號(hào)作用在IC1的第12引腳和第1引腳，以0至2.048V的信號(hào)驅(qū)動(dòng)，該電路根據(jù)音樂信號(hào)的強(qiáng)度，以對(duì)數(shù)溫度計(jì)碼格式控制6個(gè)交流端口。
 
音頻信號(hào)通過一個(gè)12位ADC (MAX1276)顯示。該電路中，信號(hào)范圍為0至+2.048V，點(diǎn)亮第1串燈的電壓為+2mV。雖然電路顯示為控制6個(gè)交流端口，但它可以擴(kuò)展到12個(gè)交流端口。在CNVST作用一個(gè)短的正脈沖，將觸發(fā)IC1按照SCLK的時(shí)鐘控制實(shí)現(xiàn)一次轉(zhuǎn)換。其輸出(DOUT)在SCLK的上升沿移出，由12位轉(zhuǎn)換結(jié)果和4個(gè)前導(dǎo)零組成，MSB在前。因此，一次轉(zhuǎn)換需要在SCLK提供16個(gè)時(shí)鐘脈沖。

顯示器由縱向6個(gè)轉(zhuǎn)換端口供電，最上面的端口代表MSB。您還可以在每個(gè)端口另外添加一串燈。工作狀態(tài)下，電路掃描每次轉(zhuǎn)換結(jié)果(如上所述，MSB在前)并監(jiān)測(cè)第一個(gè)假設(shè)為“1”的數(shù)據(jù)位。然后打開相應(yīng)的端口及其后續(xù)端口。這個(gè)結(jié)果是一個(gè)對(duì)數(shù)列，輸入電壓的改變使此列需要向上或向下移動(dòng)一級(jí)步進(jìn)(12.04dB增量)，立即數(shù)的4倍或1/4。雖然步進(jìn)值等效于ADC的分辨率(12位)，但該電路僅使用相鄰兩位中的一位，用于驅(qū)動(dòng)6個(gè)端口。

在DOUT端，第一個(gè)數(shù)值為“1”的輸出位對(duì)C5充電(通過D1)，使其達(dá)到邏輯“1”電平。C5電壓連接至2片串聯(lián)的74HC595的第一片數(shù)據(jù)輸入(DS)，組成一個(gè)16位移位寄存器。該信號(hào)用作ADC的時(shí)鐘，經(jīng)過少許延時(shí)后，也用作移位寄存器的時(shí)鐘，由此，將數(shù)據(jù)通過輸入端插入移位寄存器。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，在第一個(gè)數(shù)值為“1”的位之后，所有位也都通過儲(chǔ)存在C5的電壓強(qiáng)制為“1”。

每次轉(zhuǎn)換完成后，兩片74HC595芯片的SC_TP端施加一個(gè)負(fù)脈沖，將這三個(gè)移位寄存器的內(nèi)容轉(zhuǎn)換到并行輸出寄存器(IC6)。同樣的脈沖將通過二極管D2對(duì)存儲(chǔ)電容放電，使電路準(zhǔn)備下次轉(zhuǎn)換掃描。然后，這個(gè)并行寄存器的輸出將作為12位對(duì)數(shù)列的驅(qū)動(dòng)(MSB驅(qū)動(dòng)最頂端的端口)。

74HC4060芯片作為時(shí)鐘和時(shí)序發(fā)生器，74HC132提供必要的連接(組合)邏輯。對(duì)于每片74HC595的輸出連接，信號(hào)(通過74C901反相后)激活相應(yīng)的變壓器驅(qū)動(dòng)器MAX253 (IC7是6個(gè)電源模塊中一個(gè))。通過1:1變壓器隔離，然后這個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)觸發(fā)TRIAC (Q1，用于交流電的三端雙向可控硅)導(dǎo)通(ON)。如圖所示元件值，該電路顯示采樣率大約是2.5kHz，用第12、10、8、6、4和第2位控制六個(gè)端口，實(shí)現(xiàn)音樂播放時(shí)的燈光變幻。

電路工作在危險(xiǎn)的高壓，需謹(jǐn)慎操作(注意，變壓器必須能夠承受120VAC)。這個(gè)設(shè)計(jì)用于白熾燈，不能使用其它類型的燈泡。雖然商用白熾燈泡顯示端口為標(biāo)準(zhǔn)的120VAC輸出，但TRIAC的快速切換仍然使其無法正常驅(qū)動(dòng)其它負(fù)載，例如：電子產(chǎn)品、交流適配器等。變壓器T1采用HALO Electronics, Inc.的TGM-350NA，TRIAC Q1是STMicroelectronics®的T1235-T。