課程設(shè)計模板

1、廡州禽陀機(jī)電工程系謂 程電孑技*謂程殺針<S) 配系專塵班級禽或壯名禽或禽號犒導(dǎo)敬師2015耳12月20日濱州學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程電子技術(shù)課程設(shè)計題目專業(yè)姓名學(xué)號主要內(nèi)容：選取一種方法設(shè)計音樂彩燈控制器，要求該音樂彩燈控制器電路由三路不同控制方法的彩燈所組成，釆用不同顏色的發(fā)光二極管作課題實(shí)驗(yàn)?；疽螅海?）第一路為音樂節(jié)奏控制彩燈，按音樂節(jié)拍變換彩燈花樣。（2）第二路按音量的強(qiáng)弱（信號幅度大小）控制彩燈。強(qiáng)音時，燈的亮度加大，且燈被點(diǎn)亮的數(shù)目增多。（3）第三路按音量高低（信號頻率高低）控制彩燈。低音時，某一部分燈點(diǎn)亮；高音時，另一部分燈電殼。參考資料：1 劉國鈞，陳紹業(yè)，王鳳翥.圖

2、書館日錄M.北京：高等教育岀版社，1957.15-1 &2 劉潤華，劉立山.模擬電子技術(shù)J.山東:石油大學(xué)出版社,2003.3 蘇成富.彩燈控制器J.北京：電機(jī)電器技術(shù),2000,（01）.4 祝富林.音樂彩燈電路CS9482J,北京：電子世界，1995,（12）.5 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)訃指導(dǎo)J.北京：高等教育出版社，1997.完成期限 2014.12.20 至 2015.1.10指導(dǎo)教師專業(yè)負(fù)責(zé)人2014 年 12 月 10 B目錄1設(shè)計要求12方案設(shè)計12設(shè)計思路12.2總體方案方框圖12.3基本原理23總體方案的選擇和設(shè)計23簡單聲控音樂彩燈控制器23.2音樂彩燈控制器34單

3、元電路的設(shè)計34整流電路的設(shè)計34.2濾波電路的設(shè)訃44.3拓通濾波器54.4低通濾波器54.5元件參數(shù)的計算及選擇65總電路圖76總結(jié)7參考文獻(xiàn)8附錄9電子技術(shù)課程設(shè)計1設(shè)計要求選取一種方法設(shè)計音樂彩燈控制器，要求該音樂彩燈控制器電路山三路不同 控制方法的彩燈所組成，釆用不同顏色的發(fā)光二極管作課題實(shí)驗(yàn)。（1）第一路為音樂節(jié)奏控制彩燈，按音樂節(jié)拍變換彩燈花樣。（2）第二路按音量的強(qiáng)弱（信號幅度大?。┛刂撇薀?。強(qiáng)音時，燈的亮度 加大，且燈被點(diǎn)亮的數(shù)目增多。（3）第三路按音量高低（信號頻率高低）控制彩燈。低音時，某一部分燈 點(diǎn)亮；高音時，另一部分燈點(diǎn)亮。2方案設(shè)計2設(shè)計思路根據(jù)課題要求，可將控制器

4、分為三部分來實(shí)現(xiàn)。（1）山于音樂的節(jié)奏是具有一定時間間隔的節(jié)拍脈沖信號。因此，可釆用 記數(shù)、譯碼驅(qū)動電路構(gòu)成節(jié)拍脈沖信號發(fā)生器，使相應(yīng)的彩燈按節(jié)奏點(diǎn)亮和熄滅。（2）將聲音信號變成電信號，經(jīng)過放大、整流濾波，來點(diǎn)亮彩燈，以實(shí)現(xiàn) 聲音信號強(qiáng)弱的控制。（3）釆用高、低通有源濾波電路來實(shí)現(xiàn)高、低音對彩燈的控制。2.2總體方案方框圖圖1基本原理框圖2.3基本原理基本原理框圖如圖1所示。1、釆用運(yùn)算放大器或555定時器構(gòu)成多諧振蕩器，產(chǎn)生矩形波信號作為計 數(shù)器的時鐘脈沖，訃數(shù)器輸出經(jīng)譯碼器可得多路譯碼輸出信號，再經(jīng)過驅(qū)動器使 相應(yīng)的彩燈點(diǎn)亮。2、釆用動圈式話筒或者揚(yáng)聲器，將聲響信號變成電信號輸出，并經(jīng)過放

5、大 器將其放大。山于音頻信號的頻率高于發(fā)光元件的響應(yīng)頻率，為使發(fā)光元件有適 當(dāng)?shù)娘@示時間，可加入延時電路，減少發(fā)光元件閃爍現(xiàn)象。3總體方案的選擇和設(shè)計3.1簡單聲控音樂彩燈控制器圖2低成本聲控音樂彩燈簡單聲控音樂彩燈控制器的電路如圖2所示，Ri、R2、D和C組成電阻降壓 半波整波電路，輸出約3V的直流電供SCR的控制回路用。圧電陶瓷片HTD擔(dān) 任聲-電換能器，平時調(diào)W使BG集電極輸出低電平，SCR關(guān)斷，彩燈不亮。當(dāng) H7Q接收到聲波信號后，BG集電極電平升高，SCR即開通，所以彩燈能隨室內(nèi) 收音機(jī)播出的節(jié)口的音樂節(jié)奏而閃爍發(fā)光。W可用來調(diào)節(jié)聲控靈敏度，W由大 調(diào)小時，聲控靈敬度愈高，但W過小時

6、，電燈常亮，這時就失去聲控作用，使 用調(diào)試時，將W由大逐漸調(diào)小至某一阻值時，電燈即點(diǎn)亮，再將W退回少許（即 稍微調(diào)大），電燈就熄滅，這時聲控靈敏度最高，離二三米遠(yuǎn)處普通談話聲 就能使彩燈閃爍。如嫌靈敬度太高，只要將W調(diào)大些即可，電燈長亮不熄，表 示BG的放大倍數(shù)0值過小，應(yīng)更換大些的三極管。電阻均為1/8W碳膜電阻。 3.2音樂彩燈控制器如附錄所示為實(shí)用音樂彩燈控制電路。該控制器山聲電轉(zhuǎn)換和放大電路、時 鐘脈沖發(fā)生器、汁數(shù)電路和控制電路等組成。拾音話筒M/C將聲音信號轉(zhuǎn)換為 電信號，并經(jīng)BG1BG3放大后加至四路模擬開關(guān)CD4066（IC3）o時鐘脈沖發(fā)生 器由IC1（555）和何、用、R2、

7、Di. Ci等組成，該電路產(chǎn)生信號的周期為 7M）.693（心i+Ri+R2）Ci，圖示參數(shù)對應(yīng)的周期T在0.55秒范圍內(nèi)變化。其中 555腳輸出加至IC2作為CP脈沖。IC2釆用CMOS型十進(jìn)制計數(shù)器/脈沖分 配器CD4017,在時鐘CP作用下，0o（腳）、0（腳）、02（腳）、（腳）、 4（腳）相繼出現(xiàn)高電平脈沖，且04加至復(fù)位端R（腳），使電路成為一環(huán)行計 數(shù)器。（）0的輸出依次將CD4066四路模擬開關(guān)接通，使樂曲信號依次加至 BG5、BG6、BG7、BG8,并依次導(dǎo)通，相應(yīng)SCRISCR4被依次觸發(fā)導(dǎo)通，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

8、四路彩燈伴隨樂曲而發(fā)光。4單元電路的設(shè)計4整流電路的設(shè)計全波橋式整流電路如圖3所示，圖中4個二極管接成電橋的形式，故有橋式 整流之稱。該電路工作原理：設(shè)變圧器次級電壓U2= U2insinwt= Uisinwt,其中Sm為其 幅值，5為有效值。在電壓“的正半周期時，二極管D/、因受正向偏壓而導(dǎo) 通，D2、6因承受反向電壓而截止；在電壓5的負(fù)半周期時，二極管因受02、 £>4正向偏壓而導(dǎo)通，Di> D因承受反向電壓而截止。5和Ul的波形如下圖所 示，顯然，輸入電壓是雙極性，而輸出電壓是單極性，且是全波波形，輸出電壓 與輸入電壓的幅值基本相等由理論分析可得，輸出全波單向脈沖電

9、壓的平均值即直流分量為：U0）=25討心空 U2 心0.9U2（1）n其紋波系數(shù)g為Y 二 /Ulo（2）04eiX丸nRi圖3全波橋式整流電路式中，仏為諧波（只有偶次諧波）電壓總有效值，其值應(yīng)為% =卩吉+尤 + . = 2；-尤（3）曲式（1）、（2）和（3）通過計算可得gQ0.48。由結(jié)果可見，全波整流電路 的輸出電壓紋波比半波整流電路小得多，但仍然較大，故需用濾波電路來濾除紋 波電壓。全波整流電路中的二極管安全工作條件為：1、二極管的最大整流電流必須大于實(shí)際流過二極管平均電。由于4個二極 管是兩兩輪流導(dǎo)通的，因此有If > 1=0.5 U5Rl=0. 45 U2/Rl2、二極管的

10、最大反向工作電壓UR必須大于二極管實(shí)際所承受的最大反向峰 值電壓URM,即Ur>Urm =2 U14.2濾波電路的設(shè)計經(jīng)整流后的直流輸出電壓脈動性很大，不能直接使用。為了減少其交流成分, 通常在整流電路后接有濾波電路。濾波電路的主要任務(wù)是將整流后的單向脈動直 流電壓中的紋波濾除掉，使其變成平滑的直流電。在小功率電路中常采用電容濾 波電路，將濾波電容C直接并聯(lián)在負(fù)載R厶兩端，就可組成電容濾波電路。山于 電容的儲能作用，使得輸出直流電壓波形比較平滑，脈動成分降低，輸出直流電 壓的平均值增大。采用電容濾波電路可以得到脈動性很小的直流電壓，但輸出電 壓受負(fù)載變動的影響較大，其主要用于要求負(fù)載電流

11、較小，負(fù)載基本不變的場合。當(dāng)&=8時，Vl= 2 V2 ;當(dāng)尼。的值適當(dāng)，且整流電路的內(nèi)阻較小時，Vl=（1 1.2） %。濾波電容的選擇與負(fù)載Rl的大小有關(guān)，確切地說是由放電回路的時間 常數(shù)T來確定的。電容放電的時間常數(shù)T Ct=RlC）越大，放電過程越慢，輸出 電壓中脈動（紋波）成分越少；的平均值越大，濾波效果越好。一般取論（3 5） T/2 （T為電源交流電壓的周期）。用.為整流濾波電路的負(fù)載電阻，它為電容 C提供放電通路，放電時間常數(shù)RC應(yīng)滿足：RC> （35） “。其中：T=20ms 是50妝 交流電壓的周期。山此確定濾波電容的容量。濾波電容一般采用電解電 容，使用時注

12、意極性不能接反，電容器的耐壓應(yīng)大于它實(shí)際工作時所承受的最大 電壓。通常電容器的耐壓?。?.52） %。4.3咼通濾波器山分析知道截止頻率為50處，于是就有fi = , = 50 Hz2兀 J R?ReCC2選取 ReR$=4ka , Ci=Ci=0.8/i F。此高通濾波器的增益Aiy = l + ,山前分析知，故選取Rio=4kQ , Rw4kG /?io如圖4所示為有源低通濾波電路。該電路的截止頻率fc=100Hz.o電路中，Ri 與心之比和Ci與C2之比可以是各種值。該電路采用&=心和Ci=2C2o釆用Ci=C2 和R=2Ri也可以。Vi o圖4高通濾波器電路圖4.4低通濾波器如

13、圖5所示為有源低通濾波電路。該電路的截上頻率佐=/0好農(nóng)。電路中，Ri 與尺2之比和Cl與C2之比可以是各種值。該電路采川/?1二/?2和C=2C2o釆用C=C1和R=2Ri也可以。圖5低通濾波器電路圖4.5元件參數(shù)的計算及選擇由于：%, > U2 =V2xl2 = 17V , /()max = 0.8A。IN4001的反向擊穿電壓URM > 50V ,額定工作電流ID =A> ZOmax,故整流 二極管選用IN4001 o根據(jù) U。=9U，S =12U,M/or =5mVySv =3xlO3和公式/" Zv U()/ U, r=c(C 為常數(shù))可求得:0.005x

14、12'9x3xl0'3= 2.2V9濾波電容:0.8x x =0.003636 F = 3636 pF5022.2電容的耐壓要大于屁2 =、伍X 12 = 17V ,故濾波電容C取容量為4700/zF , 耐壓為25W的電解電容。4.5SCR及其它元件的選擇SC7?可用國產(chǎn)3CTS1型(1A. 400V)雙向晶閘管，其它進(jìn)口額定通態(tài)電流 ITN/A、斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM>400V的雙向晶閘管也可使用，但應(yīng)注意管腳 引線的正確接法，以免錯接后通電損壞器件。T用晶體管收音機(jī)里常用的小型推 挽輸出變壓器來代替，要求初級與次級間絕緣性要良好，這一點(diǎn)應(yīng)特別引起車視, 以免使用中

15、發(fā)生人體觸電危險！ &選用470Q5.1kO的普通電位器。插頭采用 的是220V交流電路常用的普通二極插頭。選用市售節(jié)日閃光彩燈鏈（燈泡套有 塑料花，每串約20只燈泡，工作電壓為交流220V） 一至數(shù)串并聯(lián)構(gòu)成，但總瓦 數(shù)（各并聯(lián)彩燈鏈瓦數(shù)之和）不得超過180W：使用前，還應(yīng)將每串彩燈鏈的第 一個帶有雙金屬片的燈泡換成普通備用燈泡，不再讓其控制彩燈鏈自動閃亮即 可。彩燈鏈燈泡數(shù)目多、體積小，可以將它纏繞在各種圖案、家具等的四周，也 可將它置于花叢中，形式不拘一格，布置起來靈活方便。5總電路圖把上述各部分電路連接起來便構(gòu)成了完整的音樂彩燈控制電路。其總電路圖 如附錄所示。6總結(jié)本次課程設(shè)

16、計要求設(shè)計一種音樂彩燈控制器。應(yīng)用所學(xué)的知識及在圖書館搜 集的資料，對題目所要求的電路進(jìn)行了設(shè)計。1、設(shè)計了兩種音樂彩燈控制器進(jìn)行對比，方案一是成本相對低廉的簡單控 制器，此控制器雖能滿足題口中某些要求，但為了更好的完成本次設(shè)計，故采用 了方案二。2、在方案二的設(shè)計中，用到了放大器、整流電路、高通濾波電路、低通濾 波電路等基本電路。3、根據(jù)任務(wù)要求對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了計算，并對相關(guān)元件進(jìn)行了選擇。4、為了做好這次的課程設(shè)計，要充分理解電路的任務(wù)目的，先建立一個大 致的電路工作過程概念。然后再進(jìn)行細(xì)節(jié)的分析，理論的驗(yàn)證，最終得出一套最 優(yōu)的方案。參考文獻(xiàn)1 劉國鈞，陳紹業(yè)，王鳳翥.圖書館目錄M.北京:高等教育出版社,1957.15-18.2 劉潤華，劉立山.模擬電子技術(shù)J.山東:石油大學(xué)出版社,2003.3 蘇成富.彩燈控制器J.北京：電機(jī)電器技術(shù),2000. (01).4 祝富林.音樂彩燈電路CS9482J.北京：電子世界,1995, (12).5 唐金松.簡明機(jī)械零件設(shè)計手冊M.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2000年10月.6 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)J.北京:高等教育出版社，1997.附錄圖6音樂彩燈控制器電