三色光交替流水閃光音樂樹電路

1、電子產(chǎn)品創(chuàng)作設(shè)計報告題目：三色光交替流水閃光音樂樹電路學(xué)院：電子工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程班級：021112 成員： 柴磊（02111100） 鄧成軍（02111112） 戴超（02111117） 旦曾晉美（02111121）西安電子科技大學(xué)2013年10月29日摘要節(jié)假日或喜慶日時，人們通常會在樹木的樹枝、大門的簾和假山石的表面等周圍環(huán)境裝飾一些閃光燈、剪紙等用于裝飾的物品，來烘托節(jié)日的喜慶。在這個時候我們便能采用三色光交替流水閃光音樂樹電路。它能形成黃、紅、綠三色光的流水式的閃光，形成多種發(fā)光圖案，同時還會發(fā)出優(yōu)美的多首歌曲，聲光相伴，使節(jié)日的喜慶更加熱烈。該電路由弛張振蕩器、二級十進制計

2、數(shù)器/脈沖分配器、發(fā)光管陣列電路、樂曲發(fā)生電路等組成。弛張振蕩器用于產(chǎn)生脈沖信號，加載到由發(fā)光管陣列電路和二進制計數(shù)器所組成的電路上，使得發(fā)光二極管以流水的形式閃光，從而形成多種發(fā)光圖案。而由第二個二級十進制計數(shù)器所產(chǎn)生的進位信號則加載到了音樂芯片的脈沖輸入端，從而實現(xiàn)音樂發(fā)聲電路的變換歌曲的功能。關(guān)鍵詞 裝飾 三色光交替流水閃光音樂樹電路 弛張振蕩器 CD4017目錄摘要 ··················

3、83;····································2目錄 ·············

4、;··········································3第一章 概述······

5、3;··········································4 1.1 引言 1.2 LED發(fā)光二極管原理及分類 1.3三色光交替流水閃光音樂樹電路電路

6、圖及設(shè)計分析第二章 電路設(shè)計指標與各模塊功能分析·························7 2.1 電路設(shè)計指標（要求） 2.2 模塊功能介紹系統(tǒng)框圖第三章 電路總體設(shè)計··············&

7、#183;··························83.1電路設(shè)計原理3.2 選用的原器件 3.3 主要元器件簡介第四章 總結(jié)與心得體會················

8、·······················12第一章 概述1.1 引言LED作為一種新型的綠色光源產(chǎn)品，逐漸成為未來的一種發(fā)展趨勢，同時，二十一世紀，別將在LED的帶領(lǐng)下，我們世界進入新型的照明光源時代。那么，LED在我們未來生活中又能夠應(yīng)用于哪些方面呢？首先，LED照明必將應(yīng)用于我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚恼彰鳌?.便攜燈具：未來，手電筒、頭燈、礦工燈、潛水燈等，我

9、們都能夠看到LED的應(yīng)用。2.特殊照明，主要包括，太陽能路燈、太陽能庭院燈、水底燈等。由于LED本身的尺寸不大，因此，它便于動態(tài)的顏色和亮度的控制，十分適合照明裝飾照明。3.汽車用燈。包括，剎車燈、倒車燈、轉(zhuǎn)向燈等等。4.普通照明。各種通用照明燈具，和照明光源都能夠應(yīng)用LED燈。5.背光照明。普通電子設(shè)備功能顯示背光源、大尺寸超大尺寸LCD顯示器背光源、筆記本電腦背光源等，LED作為手機顯示的背光源是LED應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。6.投影光源:投影儀用RGB光源。以上是LED應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域，當然LED在以下領(lǐng)域，也得到了很廣泛應(yīng)用。比如顯示領(lǐng)域應(yīng)用。指示牌，廣告牌，大屏幕顯示等，LED的應(yīng)用比率

10、約占20%-25%之間，其顯示屏幕也有單色和彩色之分；信號指示應(yīng)用。這是LED照明應(yīng)用的比較早的領(lǐng)域，目前約占了LED應(yīng)用市場的4%左右。LED作為第四代的照明光源和綠色光源，它節(jié)能、環(huán)保、使用壽命長、體積小、多變幻。這么多優(yōu)點的它得到了歐美等發(fā)達國家的大力發(fā)展，技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致成本的降低，終將讓物美價廉的LED照明進入千家萬戶，造福人類社會。三色光交替流水閃光音樂樹電路則屬于上述的特殊照明應(yīng)用領(lǐng)域，它可以被用作裝飾用的彩燈裝飾在樹木樹枝，房屋，假山等，尤其實在節(jié)日或喜慶日的時候，它能更好的烘托出節(jié)日的喜慶氛圍。1.2 LED發(fā)光二極管原理及分類原理：它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能

11、。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R可用下式計算：R=（EUF）/IF式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流1。

12、分類：發(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光發(fā)光二極管二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和負阻發(fā)光二極管等。LED的控制模式有恒流和恒壓兩種，有多種調(diào)光方式，比如模擬調(diào)光和PWM調(diào)光，大多數(shù)的LED都采用的是恒流控制，這樣可以保持LED電流的穩(wěn)定，不易受VF的變化，可以延長LED燈具的使用壽命。普通單色發(fā)光二極管普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動點亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時需串接合適的限流電阻。普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光

13、顏色與發(fā)光的波長有關(guān)，而發(fā)光的波長又取決于制發(fā)光二極管造發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材料。紅色發(fā)光二極管的波長一般為650700nm，琥珀色發(fā)光二極管的波長一般為630650 nm ，橙色發(fā)光二極管的波長一般為610630 nm左右，黃色發(fā)光二極管的波長一般為585 nm左右，綠色發(fā)光二極管的波長一般為555570 nm。 常用的國產(chǎn)普通單色發(fā)光二極管有BT（廠標型號）系列、FG（部標型號）系列和2EF系列，見表4-26、表4-27和表4-28。常用的進口普通單色發(fā)光二極管有SLR系列和SLC系列等。高亮度單色發(fā)光二極管高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管

14、不同，所以發(fā)光的強度也不同。通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，超高亮度單色發(fā)光二極管使用磷銦砷化鎵（GaAsInP）等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵（GaAsP）等材料。變色發(fā)光二極管變色發(fā)光二極管是能變換發(fā)光顏色的發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管發(fā)光顏色種類可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色（有紅、藍、綠、白四種顏色）發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管按引腳數(shù)量可分為二端變色發(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管。常用的雙色發(fā)光二極管有2EF系列和TB系列，常用的三色發(fā)光二極管有2EF302、2EF312、2EF

15、322等型號。閃爍發(fā)光二極管閃爍發(fā)光二極管（BTS）是一種由CMOS集成電路和發(fā)光二極管組成的特殊發(fā)光器件，可用于報警指示及欠壓、超壓指示。閃爍發(fā)光二極管在使用時，無須外接其它元件，只要在其引腳兩端加上適當?shù)闹绷鞴ぷ麟妷海?V）即可閃爍發(fā)光。電壓控制型發(fā)光二極管普通發(fā)光二極管屬于電流控制型器件，在使用時需串接適當阻值的限流電阻。電壓控制型發(fā)光二極管（BTV）是將發(fā)光二極管和限流電阻集成制作為一體，使用時可直接并接在電源兩端。使普通紅光發(fā)光二極管電壓可以工作在3伏10伏如YX503URC，YX304URC,YX503BRC電壓型LED發(fā)光二極管,為工程技術(shù)開發(fā)人員提供更大的選擇。紅外發(fā)光二極管紅

16、外發(fā)光二極管也稱紅外線發(fā)射二極管，它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成紅外光（不可見光）并能輻射出去的發(fā)光器件，主要應(yīng)用于各種光控及遙控發(fā)射電路中。紅外發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍色、黑色的樹脂封裝。常用的紅外發(fā)光二極管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等。三色光交替流水閃光音樂樹電路主要采用普通單色發(fā)光二極管中的和變色發(fā)光二極管中的雙色發(fā)光二極管。1.3三色光交替流水閃光音樂樹電路電路圖及設(shè)計分析如上圖，從左至右，電路被設(shè)計為3個部分，依次

17、為弛張振蕩器電路，發(fā)光管陣列電路，樂曲發(fā)生電路。用12V的電壓源為這3部分電路供電，電路之間的聯(lián)系取決于弛張振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號。第二章 電路設(shè)計指標與各模塊功能分析2.1 電路設(shè)計指標（要求）1.由單節(jié)晶體管BT33、電阻和電容所組成的弛張振蕩器，在BT33的B1端可以穩(wěn)定的產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號。2.在BT33輸出的脈沖作用下，第一塊CD4017及IC1的Q0Q9端能依次呈現(xiàn)高電平，使與其各端相連的LED1LED10及雙色發(fā)光二極管LED11LED15依次發(fā)出黃紅黃、綠······三色光。它們在時鐘脈沖作用下，發(fā)光序列循環(huán)往返。3

18、.第二塊CD4017以第一塊CD4017的進位脈沖為時鐘CP，使得IC2的Q0Q9依次出現(xiàn)高電平，并使相接的LED16LED26和雙色發(fā)光管LED27LED31依次發(fā)出棕、紅棕綠······三色光。但要滿足IC2的發(fā)光序列的周期是IC1的發(fā)光序列周期的10倍。4.CD4017的工作電壓不能低于9V，HFC481的工作電壓為3V。5.以IC2的進為脈沖作為音樂集成電路的時鐘脈沖，要求采用順序時序觸發(fā)方式，沒接受一次時鐘CP，音樂芯片換奏一首曲目。2.2 模塊功能介紹系統(tǒng)框圖第三章 電路總體設(shè)計3.1電路設(shè)計原理由BT33等器件組成的弛張

19、震蕩器電路為記數(shù)電路IC1產(chǎn)生所需要的時鐘。在時鐘脈沖信號的作用下，IC1的Q0Q9端會依次呈現(xiàn)高電平，從而使與之相接的LED燈以流水的形式點亮。當IC1記數(shù)記滿時會產(chǎn)生一個進為脈沖信號，該信號作為IC2的時鐘CP，使得IC2完成與IC1相同的功能。同樣，當IC2記數(shù)記滿時，也會產(chǎn)生一個進位脈沖，將此脈沖接到音樂芯片的脈沖輸出端后，樂曲發(fā)生電路便會在脈沖信號的作用下實現(xiàn)歌曲的變換。3.2選用的原器件原器件名稱型號參數(shù)數(shù)量二級十進制計數(shù)器CD4017BE2電阻RTX-1/8W型碳膜電阻器15010電阻RTX-1/8W型碳膜電阻器680K1電阻RTX-1/8W型碳膜電阻器2001電阻RTX-1/8

20、W型碳膜電阻器7501電阻RTX-1/8W型碳膜電阻器5601電容CA型全密封鉭電解電容器2.2F1LED發(fā)光二極管FG362106/FG361285mm40單節(jié)晶體管BT331音樂芯片LX93001穩(wěn)壓二極管2CW51三極管小功率管90131三極管小功率管80501揚聲器813.3主要原器件簡介CD4017a.簡要說明CD4017 是5 位Johnson 計數(shù)器，具有10 個譯碼輸出端，CP、CR、INH 輸入端。時鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制。INH 為低電平時，計數(shù)器在時鐘上升沿計數(shù)；反之，計數(shù)功能無效。CR 為高電平時，計數(shù)器清零。John

21、son 計數(shù)器，提供了快速操作、2 輸入譯碼選通和無毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對應(yīng)時鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10 個時鐘輸入周期CO 信號完成一次進位，并用作多級計數(shù)鏈的下級脈動時鐘。CD4017 提供了16 引線多層陶瓷雙列直插(D)、熔封陶瓷雙列直插(J)、塑料雙列直插(P)和陶瓷片狀載體(C)4 種封裝形式。b.工作條件電源電壓范圍：3V-15V 輸入電壓范圍：0V-VDD工作溫度范圍M 類：55-125E 類：40-85c.極限值電源電壓：-0.5V-18V 輸入電壓：-0.5V-VDD 十0.5V輸入電流：±10mA貯存溫度：

22、-65-150d功能符號引出端功能符號：CO：進位脈沖輸出 CD4017引腳圖 CP：時鐘輸入端CR：清除端INH：禁止端Q0-Q9 計數(shù)脈沖輸出端VDD：正電源VSS：地e真值表輸入輸出CPINHCRQ0Q9CO××HQ0計數(shù)脈沖為Q0Q4時：CO=H計數(shù)脈沖為Q5Q9時：CO=LLL計數(shù)HLL×L保持×HL×L×LLX9300LX9300的組成LX9300由以下幾個部分組成：邏輯控制電路、振蕩器、地址計數(shù)器、音符節(jié)拍存貯器（ROM）、音階發(fā)生器、輸出驅(qū)動器。它的工作原理為：振蕩電路產(chǎn)生的信號供各個電路使用；控制電路從存儲器中讀出代

23、碼，根據(jù)代碼來控制節(jié)拍器和音調(diào)器協(xié)調(diào)工作，產(chǎn)生相應(yīng)的音樂輸出。音樂芯片LX9300電路圖一般就一個三極管和一個喇叭LX9300的燒寫音樂是燒寫在芯片的ROM里的，具體原理應(yīng)該是將內(nèi)部多個微小的電路燒斷達到存儲的目的的，芯片是通過很細的金屬絲或接觸接到電路板上的，所謂黑黑的東西只是固定密封用的。 集成度高低并不能從外形來判斷，現(xiàn)在的集成電路都到微米納米級了，形象的說就是一個電阻可以做成幾微米的大小。LX9300是常用的門鈴音樂芯片接線方法:A腳接電源正極和一個喇叭接口（如果喇叭有極性，要接正極），B腳接喇叭的另一個引腳（有極性的喇叭接負極），C腳接電源負極。3v電源就可以響了。注意焊接時烙鐵需斷電焊。音樂芯片的種類除了LX9300市場上的音樂芯片還有很多，種類也不同，根據(jù)音樂輸出的特點我們將音樂電路分為以下幾類：單曲、復(fù)音、音樂帶閃燈、唱歌;它們主要應(yīng)用在做死的音樂播放器上，如生日賀卡芯片是單曲芯片。按是否可錄分可錄和不可錄，可錄芯片是可以通過電路把人的聲音錄到芯片上，然后通過電路播放出來。如音樂玩具盒和留聲機都是用可錄芯片做成的。按封裝形式有COB黑膏軟封裝和三極管封裝形式。音樂集成電路一般采用“軟封裝”，也有的使用雙列直插和單列直插封裝，