節(jié)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告日音樂彩燈連

1、河南機(jī)電高等專科學(xué)校電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題： 節(jié)日音樂彩燈連 題目：節(jié)日音樂彩燈連一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求選取一種方法設(shè)計(jì)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，采用不同顏色的發(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(hào)幅度大小）控制彩燈。強(qiáng)音時(shí)，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(hào)頻率高低）控制彩燈。低音時(shí)，某一部分燈點(diǎn)亮；高音時(shí)，另一部分燈點(diǎn)亮。二、方案設(shè)計(jì)與論證1、設(shè)計(jì)思路根據(jù)課題要求，可將控制器分為三部分來實(shí)現(xiàn)。1由于音樂的節(jié)奏是具有一定時(shí)間間隔的節(jié)拍脈沖信號(hào)。因此，可采用記

2、數(shù)、譯碼驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成節(jié)拍脈沖信號(hào)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(hào)變成電信號(hào)，經(jīng)過放大、整流濾波，來點(diǎn)亮彩燈，以實(shí)現(xiàn)聲音信號(hào)強(qiáng)弱的控制。3采用高、低通有源濾波電路來實(shí)現(xiàn)高、低音對(duì)彩燈的控制。2、總體方案方框圖多諧振蕩器計(jì)數(shù)器譯碼器驅(qū)動(dòng)器彩燈傳感器彩燈放大器整流、濾波電路驅(qū)動(dòng)器彩燈高通濾波器驅(qū)動(dòng)器彩燈低通濾波器驅(qū)動(dòng)器圖13、方案一：簡(jiǎn)單聲控音樂彩燈控制器220VHTDR32kW22kC47FR22kSCRMCR100-8R1 82kR4 1MBG9013DIN4148 圖2 低成本聲控音樂彩燈簡(jiǎn)單聲控音樂彩燈控制器的電路如圖2所示，R1、R2、D和C組成電阻降壓半波整波電路，輸出

3、約3V的直流電供SCR的控制回路用。壓電陶瓷片HTD擔(dān)任聲-電換能器，平時(shí)調(diào)W使BG集電極輸出低電平，SCR關(guān)斷，彩燈不亮。當(dāng)HTD接收到聲波信號(hào)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)目的音樂節(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(shí)，聲控靈敏度愈高，但W過小時(shí)，電燈常亮，這時(shí)就失去聲控作用，使用調(diào)試時(shí)，將W由大逐漸調(diào)小至某一阻值時(shí)，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(shí)聲控靈敏度最高，離HTD二三米遠(yuǎn)處普通談話聲就能使彩燈閃爍。如嫌靈敏度太高，只要將W調(diào)大些即可，電燈長(zhǎng)亮不熄，表示BG的放大倍數(shù)值過小，應(yīng)更換大些的三極管。電阻均為1

4、/8W碳膜電阻。方案二：音樂彩燈控制器 如附錄所示為實(shí)用音樂彩燈控制電路。該控制器由聲電轉(zhuǎn)換和放大電路、時(shí)鐘脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)電路和控制電路等組成。拾音話筒MIC將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并經(jīng)BG1BG3放大后加至四路模擬開關(guān)CD4066(IC3)。時(shí)鐘脈沖發(fā)生器由IC1(555)和W1、R1、R2、D1、C1等組成，該電路產(chǎn)生信號(hào)的周期為T=0.693(Rw1+R1+R2)C1，圖示參數(shù)對(duì)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，Q0(腳)、Q1(腳)、Q2(腳)、Q3(腳)、Q4(腳)相繼

5、出現(xiàn)高電平脈沖，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，使樂曲信號(hào)依次加至BG5、BG6、BG7、BG8，并依次導(dǎo)通，相應(yīng)SCR1SCR4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)了控制四路彩燈伴隨樂曲而發(fā)光。3、 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 1、整流電路的設(shè)計(jì)全波橋式整流電路如圖3所示，圖中4個(gè)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)變壓器次級(jí)電壓U2=U2msinwt=U2sinwt，其中U2m為其幅值，U2為有效值。在電壓U2的正半周期時(shí)，二極管D1、D3因受正向偏壓而導(dǎo)

6、通，D2、D4因承受反向電壓而截止；在電壓U2的負(fù)半周期時(shí)，二極管因受D2、D4正向偏壓而導(dǎo)通，D1、D3因承受反向電壓而截止。U2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壓的平均值即直流分量為： UL0=2U2m/p=U20.9U2 （1）其紋波系數(shù)g為 = ULg /UL0 RlD1D2D3D4 Te1e2圖3 全波橋式整流電路 式中，ULg為諧波（只有偶次諧波）電壓總有效值，其值應(yīng)為 U （3）由式（1）、（2）和（3）通過計(jì)算可得g0.48。由結(jié)果可見，全波整流電路的輸出電壓紋波

7、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(gè)二極管是兩兩輪流導(dǎo)通的，因此有IFID0=0.5UL0/RL=0.45U2/RL2、二極管的最大反向工作電壓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URURM =U2 2、 濾波電路的設(shè)計(jì) 經(jīng)整流后的直流輸出電壓脈動(dòng)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(dòng)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

8、直接并聯(lián)在負(fù)載RL兩端，就可組成電容濾波電路。由于電容的儲(chǔ)能作用，使得輸出直流電壓波形比較平滑，脈動(dòng)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(dòng)性很小的直流電壓，但輸出電壓受負(fù)載變動(dòng)的影響較大，其主要用于要求負(fù)載電流較小，負(fù)載基本不變的場(chǎng)合。當(dāng)RL=時(shí)，VL= 2 V2 ；當(dāng)RLC 的值適當(dāng)，且整流電路的內(nèi)阻較小時(shí)，VL=（1.11.2）V2。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(shí)間常數(shù)來確定的。電容放電的時(shí)間常數(shù)（=RLC）越大，放電過程越慢，輸出電壓中脈動(dòng)（紋波）成分越少；VL的平均值越大，濾波效果越好。一般取（35）T/2（T 為電源交流電壓的

9、周期）。RL 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(shí)間常數(shù)RC應(yīng)滿足：RC>（35）T2。其中：T=20ms是50 Hz 交流電壓的周期。由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(shí)注意極性不能接反，電容器的耐壓應(yīng)大于它實(shí)際工作時(shí)所承受的最大電壓。通常電容器的耐壓?。?.52）V2。3、高通濾波器由分析知道截止頻率為50Hz，于是就有Hz 選取R7=R8=4k，C1=C2=0.8F。此高通濾波器的增益，由前分析知，故選取R10=4k，R9=4k如圖4所示為有源低通濾波電路。該電路的截止頻率fc=100Hz。電路中，R1與R2之比和C1與C2之比可以是各種值。

10、該電路采用R1=R2和C1=2C2。采用C1=C2和R1=2R2也可以。LM102VoR2 R1 ViC1 C2 圖4 高通濾波器電路圖4、低通濾波器如圖5所示為有源低通濾波電路。該電路的截止頻率fc=10kHz。電路中，R1與R2之比和C1與C2之比可以是各種值。該電路采用R1=R2和C1=2C2。采用C1=C2和R1=2R2也可以。LM102VoC2 C1 R2 24k R1 24k Vi 圖5 低通濾波器電路圖5、元件參數(shù)的計(jì)算及選擇由于：，。IN4001的反向擊穿電壓，額定工作電流，故整流二極管選用IN4001。根據(jù) 和公式 (C為常數(shù))可求得：濾波電容：電容的耐壓要大于，故濾波電容C

11、取容量為，耐壓為的電解電容。3.5.1SCR及其它元件的選擇SCR可用國(guó)產(chǎn)3CTS1型（1A、400V）雙向晶閘管，其它進(jìn)口額定通態(tài)電流IT1A、斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM400V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(cuò)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(jí)與次級(jí)間絕緣性要良好，這一點(diǎn)應(yīng)特別引起重視，以免使用中發(fā)生人體觸電危險(xiǎn)！Rw選用4705.1k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

12、得超過180W；使用前，還應(yīng)將每串彩燈鏈的第一個(gè)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(dòng)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。四、總原理圖及元器件清單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2元件清單元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注R112k1R212K1R368K1U220V1SCR3CTS11A、400V1CZ40174BG90138CD40664C47F5五、安裝與調(diào)試電路圖畫好后，進(jìn)行了電路元件的焊接，事先沒了解開關(guān)原理，導(dǎo)致一開始一直以為電路出問題

13、?；撕荛L(zhǎng)時(shí)間，自后用萬用表逐個(gè)檢查原件，最后發(fā)現(xiàn)開關(guān)接錯(cuò)了。二極管接反，導(dǎo)致三極管直接與電源相連，電壓過大。導(dǎo)致三極管發(fā)熱燒壞。之后通過檢查發(fā)現(xiàn)。經(jīng)過一系列的調(diào)試安裝音樂彩燈可以正常運(yùn)行。六、性能測(cè)試與分析性能基本穩(wěn)定，但是有些環(huán)節(jié)還是把握的不太好，就如接二極管和其它元件時(shí)接觸不是太好，使線路有時(shí)不太穩(wěn)定，只要在熟練一些一些我想彩燈運(yùn)行是可以完全正常運(yùn)行的七、結(jié)論與心得通過這次的課程設(shè)計(jì)使我有了一個(gè)實(shí)踐的機(jī)會(huì)，把我所學(xué)得知識(shí)和身邊日常生活連接在一起。使我的綜合運(yùn)用各科知識(shí)能力有所提高，分析問題，解決問題的思維方式有很大程度上的改變。懂得了設(shè)計(jì)的一般步驟，從資料得查找到資料的整理，再到資料的分

14、析到從中取出自己想要的信息，等等都使自己的檢索能力，分類整理能力都有大的提高。在繪制系統(tǒng)原理電路圖的過程中，由于自身知識(shí)的欠缺，不知道一些元器件的正確接法，導(dǎo)致在導(dǎo)出PCB板的時(shí)候出現(xiàn)很多錯(cuò)誤，在老師和同學(xué)的耐心幫助下終于完成了電路圖得繪制。再次通過這次的課程設(shè)計(jì)使自己對(duì)自己更加有信心，對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)都有一定的積極得影響。在這里我要感謝我的指導(dǎo)老師們，因?yàn)樵谶@次課程設(shè)計(jì)過程中給了我相當(dāng)大的幫助。相信在以后的學(xué)習(xí)過程中，我會(huì)更加努力拓展自己得知識(shí)面，虛心的向老師請(qǐng)教以得到更好的鍛煉和提高。八、參考文獻(xiàn)1 華成英，童詩白。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）高等教育出版社2 蘇成富.彩燈控制器J.北京:電機(jī)電器技術(shù),2000,（01）.3 祝富林.音樂彩燈電路CS9482J.北京:電子世界（12）.4 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)J.北京:高等教育出版社,1997.附錄220VD2D56V