音樂燈光控制器設計

摘要：該電路利用一個12位A/D轉(zhuǎn)換器對音樂信號進行數(shù)字化處理，監(jiān)測量化結果，并產(chǎn)生對數(shù)溫度計碼格式的輸出控制多路電源。

實現(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)可以單機運行，無需微控制器，也不需要軟件控制或進行其它任何調(diào)節(jié)。

圖1. 音樂信號作用在IC1的第12引腳和第1引腳，以0至2.048V的信號驅(qū)動，該電路根據(jù)音樂信號的強度，以對數(shù)溫度計碼格式控制6個交流端口。
 
音頻信號通過一個12位ADC (MAX1276)顯示。該電路中，信號范圍為0至+2.048V，點亮第1串燈的電壓為+2mV。雖然電路顯示為控制6個交流端口，但它可以擴展到12個交流端口。在CNVST作用一個短的正脈沖，將觸發(fā)IC1按照SCLK的時鐘控制實現(xiàn)一次轉(zhuǎn)換。其輸出(DOUT)在SCLK的上升沿移出，由12位轉(zhuǎn)換結果和4個前導零組成，MSB在前。因此，一次轉(zhuǎn)換需要在SCLK提供16個時鐘脈沖。

顯示器由縱向6個轉(zhuǎn)換端口供電，最上面的端口代表MSB。您還可以在每個端口另外添加一串燈。工作狀態(tài)下，電路掃描每次轉(zhuǎn)換結果(如上所述，MSB在前)并監(jiān)測第一個假設為“1”的數(shù)據(jù)位。然后打開相應的端口及其后續(xù)端口。這個結果是一個對數(shù)列，輸入電壓的改變使此列需要向上或向下移動一級步進(12.04dB增量)，立即數(shù)的4倍或1/4。雖然步進值等效于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6個端口。

在DOUT端，第一個數(shù)值為“1”的輸出位對C5充電(通過D1)，使其達到邏輯“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16位移位寄存器。該信號用作ADC的時鐘，經(jīng)過少許延時后，也用作移位寄存器的時鐘，由此，將數(shù)據(jù)通過輸入端插入移位寄存器。轉(zhuǎn)換結束后，在第一個數(shù)值為“1”的位之后，所有位也都通過儲存在C5的電壓強制為“1”。

每次轉(zhuǎn)換完成后，兩片74HC595芯片的SC_TP端施加一個負脈沖，將這三個移位寄存器的內(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對存儲電容放電，使電路準備下次轉(zhuǎn)換掃描。然后，這個并行寄存器的輸出將作為12位對數(shù)列的驅(qū)動(MSB驅(qū)動最頂端的端口)。

74HC4060芯片作為時鐘和時序發(fā)生器，74HC132提供必要的連接(組合)邏輯。對于每片74HC595的輸出連接，信號(通過74C901反相后)激活相應的變壓器驅(qū)動器MAX253 (IC7是6個電源模塊中一個)。通過1:1變壓器隔離，然后這個驅(qū)動信號觸發(fā)TRIAC (Q1，用于交流電的三端雙向可控硅)導通(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位控制六個端口，實現(xiàn)音樂播放時的燈光變幻。

電路工作在危險的高壓，需謹慎操作(注意，變壓器必須能夠承受120VAC)。這個設計用于白熾燈，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準的120VAC輸出，但TRIAC的快速切換仍然使其無法正常驅(qū)動其它負載，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。