音乐灯光控制器设计

摘要：该电路利用一个12位A/D转换器对音乐信号进行数字化处理，监测量化结果，并产生对数温度计码格式的输出控制多路电源。

实现灯光变幻的控制方案有许多种，该电路是其中的一种，可以选择性地开启挂在圣诞树上的装饰灯，以6串为一组，灯光可以随着音乐的电平和节拍闪烁。该电路(图1)可以单机运行，无需微控制器，也不需要软件控制或进行其它任何调节。

图1. 音乐信号作用在IC1的第12引脚和第1引脚，以0至2.048V的信号驱动，该电路根据音乐信号的强度，以对数温度计码格式控制6个交流端口。
 
音频信号通过一个12位ADC (MAX1276)显示。该电路中，信号范围为0至+2.048V，点亮第1串灯的电压为+2mV。虽然电路显示为控制6个交流端口，但它可以扩展到12个交流端口。在CNVST作用一个短的正脉冲，将触发IC1按照SCLK的时钟控制实现一次转换。其输出(DOUT)在SCLK的上升沿移出，由12位转换结果和4个前导零组成，MSB在前。因此，一次转换需要在SCLK提供16个时钟脉冲。

显示器由纵向6个转换端口供电，最上面的端口代表MSB。您还可以在每个端口另外添加一串灯。工作状态下，电路扫描每次转换结果(如上所述，MSB在前)并监测第一个假设为“1”的数据位。然后打开相应的端口及其后续端口。这个结果是一个对数列，输入电压的改变使此列需要向上或向下移动一级步进(12.04dB增量)，立即数的4倍或1/4。虽然步进值等效于ADC的分辨率(12位)，但该电路仅使用相邻两位中的一位，用于驱动6个端口。

在DOUT端，第一个数值为“1”的输出位对C5充电(通过D1)，使其达到逻辑“1”电平。C5电压连接至2片串联的74HC595的第一片数据输入(DS)，组成一个16位移位寄存器。该信号用作ADC的时钟，经过少许延时后，也用作移位寄存器的时钟，由此，将数据通过输入端插入移位寄存器。转换结束后，在第一个数值为“1”的位之后，所有位也都通过储存在C5的电压强制为“1”。

每次转换完成后，两片74HC595芯片的SC_TP端施加一个负脉冲，将这三个移位寄存器的内容转换到并行输出寄存器(IC6)。同样的脉冲将通过二极管D2对存储电容放电，使电路准备下次转换扫描。然后，这个并行寄存器的输出将作为12位对数列的驱动(MSB驱动最顶端的端口)。

74HC4060芯片作为时钟和时序发生器，74HC132提供必要的连接(组合)逻辑。对于每片74HC595的输出连接，信号(通过74C901反相后)激活相应的变压器驱动器MAX253 (IC7是6个电源模块中一个)。通过1:1变压器隔离，然后这个驱动信号触发TRIAC (Q1，用于交流电的三端双向可控硅)导通(ON)。如图所示元件值，该电路显示采样率大约是2.5kHz，用第12、10、8、6、4和第2位控制六个端口，实现音乐播放时的灯光变幻。

电路工作在危险的高压，需谨慎操作(注意，变压器必须能够承受120VAC)。这个设计用于白炽灯，不能使用其它类型的灯泡。虽然商用白炽灯泡显示端口为标准的120VAC输出，但TRIAC的快速切换仍然使其无法正常驱动其它负载，例如：电子产品、交流适配器等。变压器T1采用HALO Electronics, Inc.的TGM-350NA，TRIAC Q1是STMicroelectronics®的T1235-T。