[发明专利]一种用于声控发光驻波实验仪的声光转换阵列

权利要求书

1.一种用于声控发光驻波实验仪的声光转换阵列，其特征在于：该声光转换阵列由若干个声光转换单元并联构成，所述声光转换单元主要由声信号拾取模块(100)、信号放大模块(200)、信号采集处理模块(300)以及声强度和相位显示模块(400)构成；

所述声信号拾取模块(100)，用于将声音信号转换为电信号；

所述信号放大模块(200)，用于将所述声信号拾取模块(100)输出的电信号放大，并输出至所述信号采集处理模块(300)；

所述信号采集处理模块(300)，用于将所述信号放大模块(200)输出的电信号转换为数字量，经过处理后输出PWM信号控制所述声强度和相位显示模块(400)；

所述声强度和相位显示模块(400)，用于根据所述信号采集处理模块(300)输出的PWM信号，通过控制双色LED的发光亮度和颜色来反映声音信号的强度和相位；

所述声信号拾取模块(100)包括四个独立的转换通道(101；102；103；104)，所述转换通道(101；102；103；104)包括咪头(MIC1；MIC2；MIC3；MIC4)、上拉电阻(R11；R21；R31；R41)和信号输出耦合电容(C11；C21；C31；C41)；

所述信号放大模块(200)包括具有四个反相输入端、四个同相输入端和四个输出端的四通道集成运算放大器(201)、四通道独立的输入电阻(R12；R22；R32；R42)、四通道独立的反馈电阻(R13；R23；R33；R43)和第一电源滤波电容(C2)；

所述信号采集处理模块(300)包括单片机(301)、第一并联接口(J1)、第二并联接口(J2)、第二电源滤波电容(C3)和复位接口(RST)；

所述声强度和相位显示模块(400)包括四个双色LED(Le1；Le2；Le3；Le4)和四个限流电阻(R16；R26；R36；R46)；

所述咪头(MIC1；MIC2；MIC3；MIC4)的一端接地(GND)，另一端通过所述上拉电阻(R11；R21；R31；R41)连接到第一电源电压(V2.0)并且通过所述信号输出耦合电容(C11；C21；C31；C41)与所述输入电阻(R12；R22；R32；R42)的一端连接，所述输入电阻(R12；R22；R32；R42)的另一端与四通道集成运算放大器(201)的四个反相输入端一一对应连接；

所述反馈电阻(R13；R23；R33；R43)的一端连接到所述输入电阻(R12；R22；R32；R42)与四通道集成运算放大器(201)的反相输入端之间，另一端与四通道集成运算放大器(201)的四个输出端一一对应连接；所述第一电源滤波电容(C2)的一端连接到第一电源电压(V2.0)，另一端接地(GND)；所述四通道集成运算放大器(201)的四个同相输入端连接到所述第一电源滤波电容(C2)与第一电源电压(V2.0)之间；

所述单片机(301)具有五个模拟信号输入端，其中四个分别与所述四通道集成运算放大器(201)的四个输出端一一对应连接，剩下的一个连接到所述第一电源滤波电容(C2)与第一电源电压(V2.0)之间；

所述单片机(301)具有八个PWM信号输出端，分别与所述双色LED(Le1；Le2；Le3；Le4)的负极一一对应连接，所述双色LED(Le1；Le2；Le3；Le4)的正极通过限流电阻(R16；R26；R36；R46)连接到第二电源电压(V5)；

所述第一并联接口(J1)和第二并联接口(J2)分别与所述单片机(301)连接，用于将任意数量的声光转换单元并联构成需要的声光转换阵列，实现阵列间多机通讯；所述第二电源滤波电容(C3)的两端分别连接到第二电源电压(V5)和地(GND)；所述复位接口(RST)与所述单片机(301)的复位端连接；

所述单片机(301)用于将接收的五个模拟信号进行ADC转换，转换后分别代表参考电位和四个声道电位，四个声道分别与四个双色LED(Le1；Le2；Le3；Le4)一一对应，然后根据每个声道电位与参考电位的数字量大小，使能每个双色LED相应颜色的PWM信号，并且根据每个声道电位与参考电位的数字量的差值绝对值控制PWM信号的脉宽。

2.根据权利要求1所述的用于声控发光驻波实验仪的声光转换阵列，其特征在于：所述ADC转换由外部信号通过第一并联接口(J1)和第二并联接口(J2)中断触发控制，对五个模拟信号依次轮询转换。