自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)模板

1、大 連 海 事 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)課 程 系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì) 題 目 院 系 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 2015年 11月 6日大連海事大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程 系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì) 題目 專業(yè) 姓名 學(xué)號(hào) 主要內(nèi)容：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)?；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(hào)幅度大?。┛刂撇薀?。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)，

2、另一部分燈電亮。參考資料：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）.完成期限 2015.11.23至2015.12.6 學(xué)生 （簽名） 指導(dǎo)教師 （簽名）專業(yè)負(fù)責(zé)人 （簽名）2015年11月 20 日目錄1設(shè)計(jì)要求12方案設(shè)計(jì)12.1設(shè)計(jì)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(jì)23.1簡單聲控音樂彩燈控制器23.2音樂彩燈控制器34單元電路的設(shè)計(jì)34.1整流電路的設(shè)計(jì)34.2 濾波電路的設(shè)計(jì)4

3、4.3高通濾波器54.4低通濾波器54.5元件參數(shù)的計(jì)算及選擇65總電路圖76總結(jié)7參考文獻(xiàn)8附錄9系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（報(bào)告）1設(shè)計(jì)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?。┛刂撇薀?。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。2方案設(shè)計(jì)2.1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

4、間隔的節(jié)拍脈沖信號(hào)。因此，可采用記數(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。2.2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、采用運(yùn)算放大器或555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，產(chǎn)生矩形波信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)器輸出經(jīng)譯碼器可得多路譯碼輸出信號(hào)，再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器使相應(yīng)的彩燈點(diǎn)亮。2、采用動(dòng)圈式

5、話筒或者揚(yáng)聲器，將聲響信號(hào)變成電信號(hào)輸出，并經(jīng)過放大器將其放大。由于音頻信號(hào)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(shí)間，可加入延時(shí)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(jì)3.1簡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)

6、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1/8W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

7、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、

8、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。4單元電路的設(shè)計(jì)4.1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)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，

9、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 （2）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 ULg （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

10、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 4.2 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 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

11、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

12、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。4.3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。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4.4低通濾波

13、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4.5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取容量為，耐壓為的電解電容。4.5.1SCR及其它元件的選擇SCR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IT1A、斷

14、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

15、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)計(jì)要求設(shè)計(jì)一種音樂彩燈控制器。應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)及在圖書館搜集的資料，對(duì)題目所要求的電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。1、設(shè)計(jì)了兩種音樂彩燈控制器進(jìn)行對(duì)比，方案一是成本相對(duì)低廉的簡單控制器，此控制器雖能滿足題目中某些要求，但為了更好的完成本次設(shè)計(jì)，故采用了方案二。2、在方案二的設(shè)計(jì)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(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)相關(guān)元件進(jìn)行了選擇。4、為了做好這次的課程設(shè)

16、計(jì)，要充分理解電路的任務(wù)目的，先建立一個(gè)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(jì)手冊(cè)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(jì)指導(dǎo)J.北京:高等教育出版社,1997. 附錄220VD2D56V

17、CZ1CZ2CZ3CZ4BG4C27VSSQ4 Q1 MICC3 R3 6.8kSCR1SCR2SCR3SCR4R8 150R9 150R10 150R11 150BBG1BG2BG3R6 510Rw2 2kC4 R7 5.1kC5R5 27kR4 120kC1 R2 12kR1 12kRw1 2kBG5BG6BG7BG8324710351684D1ENCPRVDDQ0 Q2 Q3 IC3DIC3CIC3BIC3A152圖6音樂彩燈控制器電路11大連海事大學(xué)課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)價(jià)表課程名稱系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)題目名稱 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名 職稱 序號(hào)評(píng)價(jià)項(xiàng)目指 標(biāo)滿分評(píng)分1工作量、工作態(tài)度和出勤率按

18、期圓滿的完成了規(guī)定的任務(wù)，難易程度和工作量符合教學(xué)要求，工作努力，遵守紀(jì)律，出勤率高，工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，善于與他人合作。202課程設(shè)計(jì)質(zhì)量與總結(jié)報(bào)告課程設(shè)計(jì)選題合理，計(jì)算過程簡練準(zhǔn)確，分析問題思路清晰，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，文理通順，撰寫規(guī)范，圖表完備正確。403創(chuàng)新工作中有創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)前人工作有一些改進(jìn)或有一定應(yīng)用價(jià)值。54實(shí)踐與答辯實(shí)驗(yàn)方法、結(jié)果正確，能正確回答指導(dǎo)教師所提出的問題。35總分評(píng)語：指導(dǎo)教師： （簽名） 年 月 日備注:1、為了迎接后面源源不斷的檢查，自動(dòng)化專業(yè)從本學(xué)期從13周的系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)開始，學(xué)生的課程設(shè)計(jì)及指導(dǎo)人評(píng)審意見規(guī)范化，各位現(xiàn)在或以后帶課程設(shè)計(jì)的教師（包括基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)），請(qǐng)指導(dǎo)學(xué)生按模板進(jìn)行總結(jié)。（原來已完成上交的課設(shè)報(bào)告不作要求） 本模板包括：（1）封面                   （2）任務(wù)書 （可