一种声光互动装置的制作方法

本实用新型主要涉及声光互动领域，更具体地说，涉及一种声光互动装置。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，各种发光设备和音乐设备不断增多，随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，将音乐和灯光相结合，使灯光随着音乐节奏的变化而变化，并且增加分贝检测，使其能够产生互动性，这是很有意义的研究方向。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种声光互动装置，分为两种模式，一种模式是LED灯组跟随音乐的频率进行发光，另一种模式为分贝检测模式，当大于设定分贝值时，驱动电机带动LED灯组旋转，显示设定文字或者时间。

为解决上述技术问题，本实用新型一种声光互动装置包括主控制器、实时时钟模块、分贝检测模块、驱动模块、电机、存储模块、彩灯显示模块、音频输出模块、红外接收管、红外发射管、控制按键、供电模块、电源模块、显示屏，分为两种模式，一种模式是LED灯组跟随音乐的频率进行发光，另一种模式为分贝检测模式，当大于设定分贝值时，驱动电机带动LED灯组旋转，显示设定文字或者时间。

其中，所述实时时钟模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述分贝检测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着驱动模块的输入端；所述驱动模块的输出端连接着电机的输入端；所述存储模块连接着主控制器；所述供电模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述供电模块的输出端连接着红外发射管的输入端；所述主控制器的输出端连接着彩灯显示模块的输入端；所述主控制器的输出端连接着音频输出模块的输入端；所述红外接收管的输出端连接着主控制器的输入端；所述控制按键的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着显示屏的输入端。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种声光互动装置所述主控制器采用MSP430单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种声光互动装置所述分贝检测模块采用SG麦克风。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种声光互动装置所述存储模块采用SD卡。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种声光互动装置所述音频输出模块采用VS1003芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种声光互动装置所述驱动模块采用L298N直流电机驱动芯片。

控制效果：本实用新型一种声光互动装置，分为两种模式，一种模式是LED灯组跟随音乐的频率进行发光，另一种模式为分贝检测模式，当大于设定分贝值时，驱动电机带动LED灯组旋转，显示设定文字或者时间。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种声光互动装置的硬件结构图。

图2为本实用新型一种声光互动装置的主控制器的电路图。

图3为本实用新型一种声光互动装置的存储模块的电路图。

图4为本实用新型一种声光互动装置的实时时钟模块的电路图。

图5为本实用新型一种声光互动装置的分贝检测模块的电路图。

图6为本实用新型一种声光互动装置的彩灯显示模块中驱动电路的电路图。

图7为本实用新型一种声光互动装置的彩灯显示模块中LED灯组电路的电路图。

图8为本实用新型一种声光互动装置的音频输出模块的电路图。

图9为本实用新型一种声光互动装置的驱动模块、电机的电路图。

图10为本实用新型一种声光互动装置的红外接收管的电路图。

图11为本实用新型一种声光互动装置的红外发射管的电路图。

图12为本实用新型一种声光互动装置的控制按键的电路图。

图13为本实用新型一种声光互动装置的显示屏的电路图。

图14为本实用新型一种声光互动装置的供电模块的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，本实施方式所述一种声光互动装置包括主控制器、实时时钟模块、分贝检测模块、驱动模块、电机、存储模块、彩灯显示模块、音频输出模块、红外接收管、红外发射管、控制按键、供电模块、电源模块、显示屏，分为两种模式，一种模式是LED灯组跟随音乐的频率进行发光，另一种模式为分贝检测模式，当大于设定分贝值时，驱动电机带动LED灯组旋转，显示设定文字或者时间。

其中，所述实时时钟模块的输出端连接着主控制器的输入端，实时时钟模块采用DS1302时钟芯片，实时时钟模块用于产生时钟信号给系统提供实时时间，实时时钟模块的SCLK引脚与主控制器的P2.0引脚相连接；实时时钟模块的RST引脚与主控制器的P1.7引脚相连接，RST引脚为输入信号，在读、写数据期间，必须为高；实时时钟模块的I/O引脚与主控制器的P1.6引脚相连接。

所述分贝检测模块的输出端连接着主控制器的输入端，分贝检测模块采用SG麦克风，SG麦克风用于将声波转换为相应电信号，由于麦克风输出的电信号微弱，必须经过电压放大器进行电压放大，故采用LM386放大器进行放大，麦克风输出电信号通过滑动电阻R5传送给LM386放大器的同相放大端进行放大，LM386放大器将放大后的信号传送给AD536芯片，AD536芯片用于测量信号的有效值，经过处理得到信号有效值通过BUFOUT端输出，传送给LM331电压/频率变换集成芯片，LM331电压/频率变换集成芯片将电压信号转换为频率信号，通过FOUT端传送给主控制器的P1.1引脚。

所述主控制器的输出端连接着驱动模块的输入端，所述驱动模块采用L298N直流电机驱动芯片，L298N内部包含4通道逻辑驱动电路，即将逻辑控制电平进行功率放大，变为可以用于功率驱动的电压，具有工作电压高、输出电流大，产生的输出电压稳定、抗干扰能力强等特点，LN298的输入端用TL2521光耦进行输入、输出信号的隔离，L298N驱动芯片的IN1和IN2端分别通过光耦U5、U6进行输入信号的隔离，IN1_M端和IN2_M端分别连接到主控制器的P5.7引脚和P5.6引脚，用于控制电机的正反转，L298N驱动芯片的ENA_M与主控制器的P5.5引脚相连接，用于控制电机的启停。

所述驱动模块的输出端连接着电机的输入端，所述电机采用54电机，驱动模块采用L298N直流电机驱动芯片，驱动模块的OUT1端和OUT2端与电机相连接，用于驱动电机运行，从而带动LED灯组转动发光，达到显示文字或时间信息的目的。

所述存储模块连接着主控制器，存储模块采用SD卡，主控制器通过串行外设协议总线与SD卡插槽进行连接，DO、CS、SCLK_SD和DI端分别与主控制器的P5.2、P5.0、P5.3、P5.1引脚相连接，存储模块电路图中的COMCD、WP、GND和CD脚是把记忆卡固定在电路板上的卡槽的引脚，处理GND接地外，不使用其他引脚，主控制器通过P5.3引脚给SD卡提供时钟信号，通过P5.0引脚控制SD卡的使能端CS端，通过P5.1和P5.2引脚控制数据的输入输出，主控制器调用SD卡中存储的音乐文件MP3数据格式流信息传送给VS1003芯片中，通过VS1003芯片解码及其内涵高质量的立体声DAC和耳机驱动电路，实现MP3歌曲的播放。

所述供电模块的输出端连接着主控制器的输入端，供电模块用于给系统供电保证系统的正常工作，供电模块采用5V锂电池进行供电，通过AMS1117 3.3V稳压芯片和电容滤波处理后得到+3.3V电压，+3.3V在经过电阻R62、R63、C61、C65、C62处理后得到+2.8V电压；+5V电压通过LM1117-2.5稳压芯片和电容滤波处理后得到+2.5V电压，供电模块为系统提供+5V、+3.3V、+2.5V、+2.8V电压。

所述供电模块的输出端连接着红外发射管的输入端，红外发射管采用HX1838红外发射器，电源模块用于给红外发射管供电，使红外发射管正常工作，并发射出红外线。

所述主控制器的输出端连接着彩灯显示模块的输入端，彩灯显示模块包括驱动电路和LED灯组，LED灯组采用32个1206贴片LED，32个LED灯分成四组，每组8个LED灯为一组，通过一片74HC595D进行驱动，其中SRCLR直接接高电平，用软件来实现寄存器清零，OE、RCLK、SRCLK、SER端口与主控制器相连接，实现对LED的控制，数据从SER端口送入74HC595D，在每个SRCLK的上升沿，SER端口上的数据移入寄存器，在SRCLK的第八个上升沿，数据全部传送完成后，给RCLK一个上升沿，寄存器中数据即置入锁存器，此时OE为低电平，数据即从并口Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7输出，把Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7与LED连接；在U1中OE1、RCLK1、SRCLK1、SER1端口分别于与主控制器的P2.4、P2.2、P2.1、P2.3引脚相连接，Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7与LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8相连接；在U2中OE2、RCLK2、SRCLK2、SER2端口与主控制器的P4.1、P4.0、P3.6、P3.7引脚相连接，Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7与LED9、LED10、LED11、LED12、LED13、LED14、LED15、LED16相连接；在U3中OE3、RCLK3、SRCLK3、SER3端口与主控制器的P4.4、P4.5、P4.7、P4.6引脚相连接，Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7与LED17、LED18、LED19、LED20、LED21、LED22、LED23、LED24相连接；在U4中OE4、RCLK4、SRCLK4、SER4端口与主控制器的P4.2、P4.3、P3.4、P3.5引脚相连接，Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7与LED25、LED26、LED27、LED28、LED29、LED30、LED31、LED32相连接。

所述主控制器的输出端连接着音频输出模块的输入端，音频输出模块采用VS1003芯片，主控制器控制将存储在存储模块中的音乐文件MP3数据格式流信息传送给VS1003芯片中，通过VS1003芯片解码及其内涵高质量的立体声DAC处理转换后送入扬声器，实现歌曲的播放，VS1003芯片的所有数据和控制指令均通过SPI总线接口实现，音频输出模块的SPI_SCK、SPI_MOSI、SPI_MISO、XCS端分别与主控制器的P3.3、P3.1、P3.2、P3.0引脚相连接，音频输出模块的XDCS端和DREQ端分别与主控制器的P2.5引脚和P2.6引脚相连接。

所述主控制器的输出端连接着红外发射管的输入端，主控制器用于向红外发射管的DS1端发送控制信号，使红外发射管DS1导通发射红外线，DS1端与主控制器的P5.4引脚相连接。

所述红外接收管的输出端连接着主控制器的输入端，红外接收管采用1838一体化红外接收头，用于接收红外发射管发射的红外信号，1838一体化红外接收头内部电路包括红外监测二极管、放大器、限幅器、带通滤波器、几分电路、比较器等，红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射管和接收管的距离远近，交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30kHz到60kHz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形，通过XIN端传送给主控制器的P1.5引脚上，主控制器每接收到接收到一次信号，即开始控制彩灯显示模块的LED灯组开始显示。

所述控制按键的出端连接着主控制器的输入端，控制按键采用ST5.0LF160Q型号独立按键，包括按键SW1、SW2、SW3，主控制器的56、55、54引脚通过电阻R30、R31、R32分别与按键SW1、SW2、SW3相连接，按键SW1为开关控制按键，在系统没有运行的情况下按下SW1按键，给主控制器一个脉冲信号，唤醒主控制器，开启系统；在系统正在运行的情况下，抬起SW1按键，关闭系统；按键SW2为模式一按键，按下SW2按键，系统运行模式一，播放音乐，LED灯组根据不同频率的音乐发光；按键SW3为模式二按键，按下SW3按键，系统运行模式二，不播放音乐，检测周围环境的分贝值，超过设定分贝值时，启动电机旋转，使LED灯组旋转并显示设定字或时间信息。

所述主控制器的输出端连接着显示屏的输入端，显示屏采用LCD12864液晶显示屏，主控制器用于向显示屏发送分贝数据，通过显示模块显示检测的分贝值，显示屏的DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7端与主控制器的P6.0、P6.1、P6.2、P6.3、P6.4、P6.5、P6.6、P6.7引脚相连接，用来显示数据；显示屏的RS端与主控制器的P1.2引脚相连接，用来控制数据命令；显示屏的R/W端与主控制器的P1.3引脚相连接，用来控制读写操作；显示屏的使能端E与主控制器的P1.4引脚相连接；主控制器的P1.2、P1.3、P1.4引脚用于控制显示屏中的数码管的选通状态。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述主控制器采用MSP430单片机。所述MSP430系列单片机是一种16位具有精简指令集和超低功耗的混合信号处理器，由美国德州仪器在1996年开始推向市场，该系列单片机针对实际应用需求，将微处理器、数字电路、模拟电路等模块集成到一个芯片上，从而实现“单片”解决方案。采用MSP430F149单片机，其具有强大的处理能力、丰富的偏上资源、超低的功耗、能够运行在工业级工作环境，性价比高等特点，应用范围广。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述分贝检测模块采用SG麦克风。所述SG麦克风用于将声波转换为相应电信号，由于麦克风输出的电信号微弱，必须经过电压放大器进行电压放大，故采用LM386放大器进行放大，麦克风输出电信号通过滑动电阻R5传送给LM386放大器的同相放大端进行放大，LM386放大器将放大后的信号传送给AD536芯片，AD536芯片用于测量信号的有效值，经过处理得到信号有效值通过BUFOUT端输出，传送给LM331电压/频率变换集成芯片，LM331电压/频率变换集成芯片将电压信号转换为频率信号，通过FOUT端传送给主控制器的P1.1引脚。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述存储模块采用SD卡。所述SD卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、个人数码助理(外语缩写PDA)和多媒播放器等。SD卡(Secure Digital Memory Card)是一种基于半导体闪存工艺的存储卡，具有大容量、高性能、安全等多种特点的多功能存储卡，它比MMC卡多了一个进行数据著作权保护的暗号认证功能(SDMI规格)，读写速度比MMC卡要快4倍，达2M/秒。存储模块用于存储音乐文件，并供主控制器调用。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述音频输出模块采用VS1003芯片。所述VS1003是一个MP3/WMA/MIDI音频解码器和ADPCM编程器。它包含一个高性能、自主产权的低功耗DSP处理器核VS_DSP，并提供5KB的指令RAM和0.5KB的数据RAM，产生MIDI/SPMIDI文件，内含高性能片上立体声数模转换器，两声道，无相位差，在播放音频文件时不需要外加驱动电路，支持SPI串行通信的控制数据接口。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述驱动模块采用L298N直流电机驱动芯片。所述L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4.5～7V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为+2.5～46V，输出电流可达2.5A，可驱动电感性负载。L298N可驱动2个电机，OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间可分别接电机，本实用新型我们选用驱动一台电机。IN1、IN2、IN3、IN4脚接输入控制电平，控制电机的正反转。ENA、ENB接控制使能端，控制电机的停转。

本实用新型一种声光互动装置的工作原理为：本实用新型一种声光互动装置，供电模块为系统提供+5V、+3.3V、+2.8V、+2.5V电压，保证系统的正常工作。在系统没有运行的情况下按下SW1按键，给主控制器一个脉冲信号，唤醒主控制器，开启系统，由实时时钟模块给系统提供实时时间信号，通过显示屏进行显示，系统分为两种工作模式，按下SW2按键，系统运行模式一，播放音乐，LED灯组根据不同频率的音乐发光。主控制器调取存储模块中的音乐文件MP3数据格式流信息传送给音频输出模块，通过音频输出模块进行解码及DAC处理转换后送入扬声器，实现歌曲的播放；每个音符对应一个频率，利用主控制器的频率发生器产生方波，来产生不同频率的音乐，不同频率对应不同的音调，从而控制发出不同的声音，通过主控制器延时，实现相应的节拍控制，主控制器的晶振提供时钟信号，将音乐分成四个不同的频段，彩灯分为四组，每组彩灯颜色不同，每组彩灯包含两个颜色相同的彩灯，当音乐处于高频段2000～4000Hz时第一组彩灯根据音乐节拍长短不同决定灯亮个数；当音乐处于中频段500～1200Hz时第二组彩灯根据音乐节拍长短不同决定灯亮的个数；当音乐处于低频段50～250Hz时第三组彩灯根据音乐节拍长短不同决定灯亮的个数；当音乐在这些频段之外，所有彩灯按照1Hz频率节奏性的闪烁。按下SW3按键，系统运行模式二，不播放音乐，分贝检测模块开始检测周围环境的噪声信号，并将噪声信号转换为电信号传送给主控制器，主控制器将其处理成对应的分贝值与设定分贝值进行对比，超过设定分贝值时，主控制器控制驱动模块启动电机旋转，LED彩灯显示模块固定在电机转轴上，彩灯显示模块进行旋转，主控制器控制彩灯显示模块中的LED灯发光，在执行命令之前，放置在电机一侧的红外发射管不断地向旋转的彩灯显示模块发射红外线，放置在彩灯显示模块一侧，跟随彩灯显示模块一起旋转的红外接收管，红外接收管没转动一圈就会导通一次，将信号传送给主控制器，让主控制器知道从哪一点开始驱动彩灯显示模块播放文字或者时间信息。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。