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1、設(shè)計(jì)題目:音樂彩燈控制器設(shè)計(jì)目錄目錄1摘要2緒論2第1章整機(jī)電路設(shè)計(jì)31. 1電路設(shè)計(jì)方案3電路原理框圖31.2 各單元電路工作原理3第2章硬件電路設(shè)計(jì)42. 1電源電路42.2聲電轉(zhuǎn)化電路52.3時(shí)鐘脈沖形成電路5計(jì)數(shù)電路的形成72.4 控制電路9第3章電路原理11計(jì)數(shù)器CD4017有16個(gè)引腳，其中：1腳7腳、9腳11腳計(jì)數(shù)脈沖輸出端；8腳GND接地端；12腳進(jìn)位脈沖輸入端；13腳禁止端；14腳時(shí)鐘輸入端；15腳清除端；16腳正電源。如圖2-8所示，由十進(jìn)制計(jì)數(shù)器(CD4017)：構(gòu)成CD4066的開關(guān)驅(qū)動電路，在振蕩信號的作用下，CD4017的4個(gè)輸出端Q0Q3依次輸出高電平并連續(xù)不斷地

2、循環(huán)。去控制開關(guān)集成電路CD4066的4路開關(guān)接通與斷開。2.5控制電路電路結(jié)構(gòu)的選擇在本設(shè)計(jì)中，控制電路是由C7M066、QI、Q2、Q3、Q4以及J1-J4等組成。CD4017的QoQ3輸出依次將CD4066四路模擬開關(guān)接通，使樂曲信號依次加至QI、Q2、Q3、Q4,并依次導(dǎo)通，相應(yīng)J1-J4被依次觸發(fā)導(dǎo)通，彩燈有電而被點(diǎn)亮,隨著悠揚(yáng)的音樂，彩燈閃爍?？刂齐娐吩韴D如圖2-9所示。CD4<i?BM-ninl5XGN1)X£GND)1rsiUKoTnGND5VIIIATWLIMHJ1our.INVCCI:VDDGNDCD40MiHMNUl<?-INil.lOUTOUTI

3、N|>GND-VDDGNI>(D40MiHMN，cmISOUTOUT-'INU1DVDDGNDCDUXBMNVCCR2HZSZFKIKR33K2-9圖控制電路其引腳排列如圖2-10所示。圖2-10CD4066結(jié)構(gòu)圖3.繼電器的介紹繼電器是一種電控制器件。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關(guān)系。通常應(yīng)用于自動化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。本次設(shè)計(jì)所用的JQC-3F（T73）繼電器低線圈功耗，價(jià)格低，超小型等優(yōu)點(diǎn)。下圖為繼電器的實(shí)物圖和引腳圖，其中腳1腳和

4、2腳為繼電器的固定線圈，3腳為公共端接地，4腳為常閉，5腳為常開。接線圖圖2-11繼電器實(shí)物圖第3章電路原理3.1電路原理圖圖3-1整機(jī)電路圖3.2工作原理分析音樂彩燈控制電路。該控制器由音樂信號源和時(shí)鐘脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)電路和控制電路等組成。時(shí)鐘脈沖發(fā)生器由NE555P和是、RPi、D4、Ci>C2等組成，該電路產(chǎn)生信號的周期為T=0.7（RP/+R5）Ci,圖示參數(shù)對應(yīng)的周期T在0.5-5秒范圍內(nèi)變化。其中555腳輸出加至U2作為CP脈沖。U2采用CMOS型十進(jìn)制計(jì)數(shù)器/脈沖分配器CD4017,在時(shí)鐘CP作用下，Qo（腳）、Qi（腳）、Q2（腳）、。3（腳）、Q”腳）相繼出現(xiàn)高電平脈沖

5、，且Q4加至復(fù)位端R（腳），使電路成為一環(huán)行計(jì)數(shù)器。Q0Q3的輸出依次將CD4066四路模擬開關(guān)接通，使加在CD4066的腳、腳、腳、腳四路音樂信號通過，去控制三極管QI、Q2、Q3、Q4的依次導(dǎo)通，相應(yīng)繼電器J1J4被觸發(fā)導(dǎo)通，彩燈有電而被點(diǎn)亮，隨著悠揚(yáng)的音樂，彩燈閃爍生輝,從而實(shí)現(xiàn)了控制四路彩燈伴隨樂曲而發(fā)光。第4章電路仿真此次電路仿真運(yùn)用的EWB仿真軟件，在仿真過程中也遇到少許問題，例如音樂信號輸入，換成了信號源代替，音樂信號放大電路中，沒有合適的耦合變壓器,采用了直接耦合，為了現(xiàn)象更加明顯，用電流源控制的開關(guān)取代了繼電器元件。4.1仿真圖1.現(xiàn)象一1. 現(xiàn)象二503Key=A503Ke

6、y=A201A09；K2:11EMR01VDDVDDVDDR36171150%<E3TBI3400113MR02THETRI32CONGNDGND"5-9M55>CN406(4017BD5V2218D0506070«OS12fc；:12：C1ZiXZOnF±：6uF6_D23XFG1Z1：:D5V100：，-XS2-日EqX1120V1A091711241A092:20V-VCK40716iEMR01K3ETHI1A09X4：:120V100W100WV1:103.:'20V120V60I0牌>ow100Wql2. 現(xiàn)象二VCVC20山1

7、3171111A09K2：12V11EMR01171120V1A091020V10X110WV112060I000W100W2.20V3. 現(xiàn)象四VDDVDDJR3：:50k,；:KeyA50%:idME1N400112此：:12：:廠C2nF18-VCC-R3TOUTDISTHRTRICOMGMD1M55>CNXFG1>CP0-.00>g-01-0£.-0?0*.-05-06-.0?.O&09fU24017BD5VVDDU3GNDVDDini-31-D1:.-.IM?.-.g1H4-.D434V3S-EMRO117113406(:R2AWwo;,2V20上

8、nzI1A09：K2：nilI1A091711VCCK45(k2217牌R°1K3£EMRO11A0921：:D5VJZ1A0923724?ov10X1：:120V120V60I0j5ow100W100W2.20VH2X4：:120V100W4.2仿真電路現(xiàn)象通過仿真現(xiàn)象可以看到，這四路彩燈隨著音樂信號的產(chǎn)生，會發(fā)生閃爍發(fā)光。43仿真分析當(dāng)信號源產(chǎn)生的信號，并加至四路模擬開關(guān)CD4066(U3)的腳、腳、腳、腳。NE555(U1)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號由腳輸出加至U2,作為CP脈沖。U2采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4017o在時(shí)鐘CP的作用下Qo（腳）、Qi（腳）、Q2（腳）、Q3（腳）

9、、Q4（O腳）相繼出現(xiàn)高電平脈沖，而Q4加至清零端R腳）使電路成為一環(huán)行計(jì)數(shù)電路。QoQ3的輸出依次將CD4066模擬開關(guān)選通。使音樂信號依次加至執(zhí)行的4只開關(guān)管上，接觸JiJ4,依次導(dǎo)通，點(diǎn)亮音樂閃光燈，隨著悠揚(yáng)的音樂彩燈閃爍生輝，從而實(shí)現(xiàn)了上述的現(xiàn)象。參考文獻(xiàn)彭介華.1高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.電子工業(yè)出版社，2002電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.高等教育出版社，1997畢滿清.4邱川弘.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.機(jī)械工業(yè)出版社，2001電子技術(shù)基礎(chǔ)操作M.電子工業(yè)出版社，19995戴士弘.模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與習(xí)題M.電子工業(yè)出版社，19986段九洲.電源電路實(shí)用設(shè)計(jì)手冊M.科學(xué)技術(shù)出

10、版社，20027梁廷貴.現(xiàn)代集成電路使用手冊M.科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，20028井口征士.傳感工程M.科學(xué)出版社，20019無線電.編輯部.無線電元器件精匯M.人民郵電出版社，2004CTM0I7BCM附錄1音樂彩燈控制電路原理圖GM)RSIVIM)><lKCK£NCOJ4567gGND9i主0心Adi>V<RPIKiKGNDUIA<xnRlINDCTOUT'INIUDGM)cmh.INMM.T(MmiN-VIM5(iND跖心叫-VIM)(»ND(IMIK6HMN(IMHITHiM-nml4|(NIL|T(XU7IN7-|l'GN

11、D-VIM)GNDCIXW5BMNUK?cxncIbPOCTOLEINUIBrsfVOCIHR<VOLTDiSCmicGNDOUTUSHe4ik«2音樂信號信號源LH)：IH)1.|lGNDIFD-VYI.MM|lGNDLED?Y|lGND3. 1電路原理圖11工作原理分析11第4章電路仿真134.1仿真圖134.2 仿真電路現(xiàn)象143仿真分析14結(jié)論16參考文獻(xiàn)17附錄1音樂彩燈控制電路原理圖18附錄2元件清單表19摘要本文介紹了一種具有音樂彩燈控制功能的彩燈，該控制器由聲電轉(zhuǎn)換和放大路、時(shí)鐘脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)電路和控制電路等組成，它的結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，使用方便,性能可靠，在

12、這里介紹了它的組成、功能、工作原理。音樂彩燈控制電路，采用拾音話筒MIC將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號，利用NE555集成塊各引腳來產(chǎn)生控制電路的脈沖信號。彩燈因插座依次有電而被依次點(diǎn)亮，隨著悠揚(yáng)的音樂，彩燈閃爍生輝，從而實(shí)現(xiàn)了控制四路彩燈伴隨樂曲而發(fā)光彩燈的運(yùn)用已經(jīng)遍布于人們的生活中，從歌舞廳到卡拉OK包房，從節(jié)日的祝賀到日常生活中的點(diǎn)綴。這些不僅說明了我們對生活的要求有了質(zhì)的飛躍，也說明科技在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中有了較大的發(fā)展。在這一設(shè)計(jì)中我們將涉及有關(guān)彩燈控制器的設(shè)計(jì)，從原理上使我們對這一設(shè)計(jì)有所了解。將其確實(shí)的與我們相聯(lián)系起來。本設(shè)計(jì)與市面銷售的彩燈控制器還朋較大的差距,但是通過此次設(shè)計(jì),可以使我們加深

13、對已學(xué)知識的掌握，同時(shí)對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)也打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞用NE555、CD4017集成電路；設(shè)計(jì)；音控閃光電路附錄2元件清單表項(xiàng)目代號名稱型*號、規(guī)格數(shù)量備注更改U1CD4066DIP-161U2CD4017DIP-141U3NE555PDIP-81LED1-4發(fā)光二極管5mm/3V4R1R4電阻10K4R5電阻12K1J1J4繼電器JQC-3F(T73)4D1D5整流二極管1N40014RP1電位器10K1Q1Q4三極管85504C1電解電容22uF1C2電解電容2.2uF13.5mm音頻1頭1USB插頭1舊圖總號更改數(shù)更改簽名日期標(biāo)記量單號底圖苗£擬制劉文龍音樂彩燈控制

14、器設(shè)計(jì)的元件審校趙文宣明細(xì)表日期簽名等級標(biāo)記第1張共1張劉文標(biāo)準(zhǔn)化龍批準(zhǔn)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)燈的樣式越來越多、適用的場合變得越來越多，控制與設(shè)計(jì)變的更加重要。而且貼近我們的實(shí)際生活。彩燈控制電路已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵罚瑥V泛應(yīng)用于廣告裝飾、音樂廳、歌舞廳等公共娛樂場所，給人們的生活、帶來極大的方便。因此，得到了廣泛的應(yīng)用。聲控電路是利用聲控制電子開關(guān)電路。本電路廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中，有著很大的使用價(jià)值。該電路在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用了仿真軟件，來進(jìn)行仿真然后才確定下來的，雖然用的僅僅是EWB軟件，但是在論文中也是比較有特色。能夠使人們在不知不覺中感

15、受方便。由于近年來我國的音樂彩燈行業(yè)的迅速崛起，中國已經(jīng)成為彩燈產(chǎn)品的主要輸出國之一。努力增加音樂彩燈的控制和不同檔次、花樣、應(yīng)用于不同的場合的開發(fā)，加快綠色、音樂彩燈光源產(chǎn)品的開發(fā)推廣和應(yīng)用是我國目前彩燈行業(yè)材行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn)。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，發(fā)達(dá)國家產(chǎn)業(yè)調(diào)整的步伐進(jìn)一步加快，一般音樂彩燈器產(chǎn)品生產(chǎn)大量向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，而中國又是一個(gè)比較適合的國家，一是中國具備生產(chǎn)這些產(chǎn)品的條件，二是勞動力成本比較低，從而使中國逐步成為電器產(chǎn)品出口大國。展望未來的國內(nèi)市場，需求仍會呈逐年增長趨勢，以下強(qiáng)力因素都預(yù)示著我國市音樂彩燈器場仍有很大的潛力可挖?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面：卡拉OK包房，從節(jié)日的祝賀到日

16、常生活中的點(diǎn)綴。這些不僅說明了我們對生活的要求有了質(zhì)的變化。城市點(diǎn)綴工程方面：城市廣場、綠地、道路、建筑物泛點(diǎn)綴，已從大城市發(fā)展到中小城市。根據(jù)國內(nèi)外市場需求預(yù)測，我國音樂彩燈的高速增長期還將繼續(xù)，對未來的預(yù)測如何更加科學(xué)化是我們面臨的問題。進(jìn)一步提高彩燈產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次進(jìn)一步提高彩燈的質(zhì)量和檔次，這既是當(dāng)前擺在我們面前的課題，同時(shí)也是全行業(yè)共同努力的長期目標(biāo)。就國內(nèi)市場需求而言，人們生活水平逐步提高，對生存環(huán)境質(zhì)量的要求也越來越高，對音樂彩燈提出更高的要求。對不同場合的彩燈提高了要求，也需要我們生產(chǎn)企業(yè)適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求，為各類場所提供相應(yīng)的產(chǎn)品。第1章整機(jī)電路設(shè)計(jì)1-1電路設(shè)計(jì)方案本電路使用

17、時(shí)鐘脈沖通過計(jì)數(shù)器集成電路CD4017,給開關(guān)集成電路CD4066提供開關(guān)觸發(fā)信號，讓CD4066接通來自音源的聲音信號，去控制彩燈的控制電路，使該路彩燈在開關(guān)接通的時(shí)間路，按照音樂的節(jié)拍閃爍發(fā)光，改變音樂場所氣氛的作用。1.2電路原理框圖根據(jù)電路所要完成的功能和達(dá)到的效果。得到如下圖2-1所示電路框圖。圖2-1電路框圖1.3各單元電路工作原理1. 聲電轉(zhuǎn)換電路主要是把聲音信號轉(zhuǎn)化成電信號，再加到CD4066o2. 脈沖電路主要產(chǎn)生振蕩信號，給計(jì)數(shù)器CD4017供給計(jì)數(shù)信號。3. 計(jì)數(shù)電路主要對來自NE555產(chǎn)生的振蕩信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，從CD4017的Q0Q3輸出計(jì)數(shù)電平，去控制CD4066開關(guān)集

18、成電路的接通與斷開，讓來自音樂控制電路的信號，控制閃光電路。4. 彩燈控制電路來自開關(guān)集成電路CD4066的音樂控制信號，使J1J4飽和與截止，它們輸出的電平使三極管導(dǎo)通與斷開，這樣彩燈就會產(chǎn)生隨音樂變化的閃光。第2章硬件電路設(shè)計(jì)2.1電源電路USB接口供電由于本設(shè)計(jì)的所有電源均為+5V供電，所有我們采用比較便攜、價(jià)格便宜的USB接口提供電源。1. USB插座的簡介USB插座是一種安全節(jié)點(diǎn)、帶USB接口的通用插座，包括插座主體，在插座主體上的USB母座，在USB母座上的聯(lián)動開關(guān)和USB插口。另外在插座主題內(nèi)設(shè)有充電器模塊，所述充電器模塊的輸入端與所述聯(lián)動開關(guān)的輸出端并聯(lián)，其輸出端的正負(fù)極與US

19、B插口的電源端的正負(fù)極對應(yīng)聯(lián)接，所述聯(lián)動開關(guān)的輸入端與電源聯(lián)接。USB插座的引腳圖如圖2-2所示，其引腳功能表如表2-1所示。VCCITIVCC1VCCD-.CUSBCON1GNDGND圖2-2USB插座引腳圖表2-1USB管腳功能引腳序號功能名1VCC2D-3D+4GND2.2聲電轉(zhuǎn)化電路聲電轉(zhuǎn)換主要是采用3.5mm音頻插座和音頻頭將收集到的聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號并將采集到的信號送入CD4066的4個(gè)輸入端。其中由于我們只用到音頻頭的一個(gè)信號輸入端所以在連接音頻頭的時(shí)候把右聲道懸空。其工作原理圖如圖2-3所示。5VGNDPIHeader2音樂信號信號源圖2-3聲電轉(zhuǎn)化電路2.3時(shí)鐘脈沖形成電路

20、1.電路選擇結(jié)構(gòu)產(chǎn)生時(shí)鐘信號的電路由NE555構(gòu)成的振蕩電路組成，這樣電路簡單、實(shí)用。2.555時(shí)基電路的簡介555時(shí)基內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化原理圖如圖2-4所示，它是由三個(gè)阻值都是5K電阻組成的電阻分壓器、兩個(gè)電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、集電極開路的放電三極管VT以及緩沖器組成。圖2-5所示為555振蕩器的外引線排列圖。555振蕩器的工作原理555振蕩器的作用是為電壓比較器Al、A2提供基準(zhǔn)電壓。Al、A2組成電壓比較器，當(dāng)控制電壓輸入端CONT懸空時(shí)，Al、A2的基準(zhǔn)電壓分別為2/3Vcc和l/3VcCoA1的反相輸入端THRES稱為555振蕩器的高觸發(fā)端，A2的同相輸入端TRIG稱為N

21、E555振蕩器的低觸發(fā)端。比較器A1的輸出作為置。輸入端，比較器A2的輸出作為置1輸入端。RESET是驅(qū)動脈沖發(fā)生器的復(fù)位輸入端Vr是集電極開路的三極管，Vr的集電極作為定時(shí)器的引出端DISCH,非門是緩沖器，其作用提高電路的負(fù)載能力。555的結(jié)構(gòu)與管腳如圖2-4和2-5所示。振蕩器555有8個(gè)管腳，其中:1腳GND接地端;2腳觸發(fā)端;RESETRESETTHRESITHRESIvccRSTDISTHROUTCONGNDDISCH圖2-4555振蕩器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2-4555振蕩器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2-5555振蕩器的管腳圖3腳輸出端；4腳復(fù)位端；5腳控制電壓端；6腳門限(閾值)端；7腳放電端；8腳電源電壓Vcc。3.時(shí)鐘電路形成原理圖在這個(gè)設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘脈沖發(fā)生器由NE555P和RPi、Rs、D«Ci、C2等組成,該電路產(chǎn)生信號的周期為T=0.7(RP+2R5)Cl,圖示參數(shù)對應(yīng)的周期T在0.5-5秒范圍內(nèi)變化。其中555腳輸出加至CD4017的14腳作為CP脈沖。作為它的驅(qū)動