音樂彩燈控制器設計.docx

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

2、循環(huán)。去控制開關集成電路CD4066的4路開關接通與斷開。2.5控制電路電路結構的選擇在本設計中，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CD4066四路模擬開關接通，使樂曲信號依次加至QI、Q2、Q3、Q4,并依次導通，相應J1-J4被依次觸發(fā)導通，彩燈有電而被點亮,隨著悠揚的音樂，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結構圖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）之間的互動關系。通常應用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。本次設計所用的JQC-3F（T73）繼電器低線圈功耗，價格低，超小型等優(yōu)點。下圖為繼電器的實物圖和引腳圖，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繼電器實物圖第3章電路原理3.1電路原理圖圖3-1整機電路圖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鐘脈沖發(fā)生器、計數(shù)電路和控制電路等組成。時鐘脈沖發(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型十進制計數(shù)器/脈沖分配器CD4017,在時鐘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加至復位端R（腳），使電路成為一環(huán)行計數(shù)器。Q0Q3的輸出依次將CD4066四路模擬開關接通，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的依次導通，相應繼電器J1J4被觸發(fā)導通，彩燈有電而被點亮，隨著悠揚的音樂，彩燈閃爍生輝,從而實現(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仿真分析當信號源產(chǎn)生的信號，并加至四路模擬開關CD4066(U3)的腳、腳、腳、腳。NE555(U1)產(chǎn)生時鐘脈沖信號由腳輸出加至U2,作為CP脈沖。U2采用十進制計數(shù)器CD4017o在時鐘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)行計數(shù)電路。QoQ3的輸出依次將CD4066模擬開關選通。使音樂信號依次加至執(zhí)行的4只開關管上，接觸JiJ4,依次導通，點亮音樂閃光燈，隨著悠揚的音樂彩燈閃爍生輝，從而實現(xiàn)了上述的現(xiàn)象。參考文獻彭介華.1高吉祥.電子技術基礎實驗與課程設計M.電子工業(yè)出版社，2002電子技術課程設計指導M.高等教育出版社，1997畢滿清.4邱川弘.電子技術實驗與課程設計M.機械工業(yè)出版社，2001電子技術基礎操作M.電子工業(yè)出版社，19995戴士弘.模擬電子技術實驗與習題M.電子工業(yè)出版社，19986段九洲.電源電路實用設計手冊M.科學技術出

10、版社，20027梁廷貴.現(xiàn)代集成電路使用手冊M.科學技術文獻出版社，20028井口征士.傳感工程M.科學出版社，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結論16參考文獻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，該控制器由聲電轉換和放大路、時鐘脈沖發(fā)生器、計數(shù)電路和控制電路等組成，它的結構簡單，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亮，隨著悠揚的音樂，彩燈閃爍生輝，從而實現(xiàn)了控制四路彩燈伴隨樂曲而發(fā)光彩燈的運用已經(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綴。這些不僅說明了我們對生活的要求有了質的飛躍，也說明科技在現(xiàn)實運用中有了較大的發(fā)展。在這一設計中我們將涉及有關彩燈控制器的設計，從原理上使我們對這一設計有所了解。將其確實的與我們相聯(lián)系起來。本設計與市面銷售的彩燈控制器還朋較大的差距,但是通過此次設計,可以使我們加深

13、對已學知識的掌握，同時對后續(xù)課程的學習也打下一個良好的基礎。關鍵詞用NE555、CD4017集成電路；設計；音控閃光電路附錄2元件清單表項目代號名稱型*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)更改簽名日期標記量單號底圖苗£擬制劉文龍音樂彩燈控制

14、器設計的元件審校趙文宣明細表日期簽名等級標記第1張共1張劉文標準化龍批準隨著電子技術的發(fā)展，尤其是數(shù)字技術的發(fā)展，用數(shù)字電路技術實現(xiàn)燈的樣式越來越多、適用的場合變得越來越多，控制與設計變的更加重要。而且貼近我們的實際生活。彩燈控制電路已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛應用于廣告裝飾、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，得到了廣泛的應用。聲控電路是利用聲控制電子開關電路。本電路廣泛應用于人們的日常生活中，有著很大的使用價值。該電路在設計時應用了仿真軟件，來進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)推廣和應用是我國目前彩燈行業(yè)材行業(yè)結構調整的重點。隨著全球經(jīng)濟一體化，發(fā)達國家產(chǎn)業(yè)調整的步伐進一步加快，一般音樂彩燈器產(chǎn)品生產(chǎn)大量向發(fā)展中國家轉移，而中國又是一個比較適合的國家，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，以下強力因素都預示著我國市音樂彩燈器場仍有很大的潛力可挖?；A設施建設方面：卡拉OK包房，從節(jié)日的祝賀到日

16、常生活中的點綴。這些不僅說明了我們對生活的要求有了質的變化。城市點綴工程方面：城市廣場、綠地、道路、建筑物泛點綴，已從大城市發(fā)展到中小城市。根據(jù)國內(nèi)外市場需求預測，我國音樂彩燈的高速增長期還將繼續(xù)，對未來的預測如何更加科學化是我們面臨的問題。進一步提高彩燈產(chǎn)品的質量和檔次進一步提高彩燈的質量和檔次，這既是當前擺在我們面前的課題，同時也是全行業(yè)共同努力的長期目標。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)適應新標準的要求，為各類場所提供相應的產(chǎn)品。第1章整機電路設計1-1電路設計方案本電路使用

17、時鐘脈沖通過計數(shù)器集成電路CD4017,給開關集成電路CD4066提供開關觸發(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，使該路彩燈在開關接通的時間路，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. 聲電轉換電路主要是把聲音信號轉化成電信號，再加到CD4066o2. 脈沖電路主要產(chǎn)生振蕩信號，給計數(shù)器CD4017供給計數(shù)信號。3. 計數(shù)電路主要對來自NE555產(chǎn)生的振蕩信號進行計數(shù)，從CD4017的Q0Q3輸出計數(shù)電平，去控制CD4066開關集

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章硬件電路設計2.1電源電路USB接口供電由于本設計的所有電源均為+5V供電，所有我們采用比較便攜、價格便宜的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、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)動開關和USB插口。另外在插座主題內(nèi)設有充電器模塊，所述充電器模塊的輸入端與所述聯(lián)動開關的輸出端并聯(lián)，其輸出端的正負極與US

19、B插口的電源端的正負極對應聯(lián)接，所述聯(lián)動開關的輸入端與電源聯(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聲電轉化電路聲電轉換主要是采用3.5mm音頻插座和音頻頭將收集到的聲音信號轉換為電信號并將采集到的信號送入CD4066的4個輸入端。其中由于我們只用到音頻頭的一個信號輸入端所以在連接音頻頭的時候把右聲道懸空。其工作原理圖如圖2-3所示。5VGNDPIHeader2音樂信號信號源圖2-3聲電轉化電路2.3時鐘脈沖形成電路

20、1.電路選擇結構產(chǎn)生時鐘信號的電路由NE555構成的振蕩電路組成，這樣電路簡單、實用。2.555時基電路的簡介555時基內(nèi)部結構的簡化原理圖如圖2-4所示，它是由三個阻值都是5K電阻組成的電阻分壓器、兩個電壓比較器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提供基準電壓。Al、A2組成電壓比較器，當控制電壓輸入端CONT懸空時，Al、A2的基準電壓分別為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是驅動脈沖發(fā)生器的復位輸入端Vr是集電極開路的三極管，Vr的集電極作為定時器的引出端DISCH,非門是緩沖器，其作用提高電路的負載能力。555的結構與管腳如圖2-4和2-5所示。振蕩器555有8個管腳，其中:1腳GND接地端;2腳觸發(fā)端;RESETRESETTHRESITHRESIvccRSTDISTHROUTCONGNDDISCH圖2-4555振蕩器的內(nèi)部結構圖圖2-4555振蕩器的內(nèi)部結構圖圖2-5555振蕩器的管腳圖3腳輸出端；4腳復位端；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.時鐘電路形成原理圖在這個設計中，時鐘脈沖發(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。作為它的驅動