電工電子設(shè)計(jì)

1、 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 題目_小型電子聲光禮花器設(shè)計(jì)_班級(jí)_12共管2班_學(xué)號(hào)_201210410208_姓名_李新寬_指導(dǎo)_徐老師_時(shí)間_2014年6月16日_ 電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名 李新寬 班級(jí) _12工管2班_ 指導(dǎo)老師 徐老師 設(shè)計(jì)課題：小型電子聲光禮花器設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 查找一個(gè)感興趣的電工電子技術(shù)應(yīng)用電路，要求電子元件超過3050個(gè)或以上，根據(jù)應(yīng)用電路的功能，確定封面上的題目，然后完成以下任務(wù)：1、分析電路由幾個(gè)部分組成，并用方框圖對(duì)它進(jìn)行整體描述；2、對(duì)電路的每個(gè)部分分別進(jìn)行單獨(dú)說明，畫出對(duì)應(yīng)的單元電路，分析電路原理、元件參數(shù)、所起的作用、以及與其他部分電路的關(guān)系等等；3

2、、用簡(jiǎn)單的電路圖繪圖軟件繪出整體電路圖，在電路圖中加上自己的班級(jí)名稱、學(xué)號(hào)、姓名等信息；4、對(duì)整體電路原理進(jìn)行完整功能描述；5、列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單； 設(shè)計(jì)步驟 1、查閱相關(guān)資料，開始撰寫設(shè)計(jì)說明書；2、先給出總體方案并對(duì)工作原理進(jìn)行大致的說明；3、依次對(duì)各部分分別給出單元電路，并進(jìn)行相應(yīng)的原理、參數(shù)分析計(jì)算、功能以及與其他部分電路的關(guān)系等等說明；4、列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；5、總體電路的繪制及總體電路原理相關(guān)說明；6、列出設(shè)計(jì)中所涉及的所有參考文獻(xiàn)資料。 設(shè)計(jì)說明書字?jǐn)?shù)不得少于3000字。 參考文獻(xiàn) 1 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版）M.主編高等教育出版社.20102 肖景和.555集成電

3、路應(yīng)用精粹M.人民郵電出版社.20073 童詩白，華成英 .模擬電子技術(shù)M.高等教育出版社.2006 目錄 1、總體方案與原理說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12、時(shí)基集成振蕩電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23、放光電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

4、4、發(fā)聲電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45、模擬開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56、總體電路原理相關(guān)說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67、總體電路原理圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . . .78、元件清單. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8參考文獻(xiàn). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9設(shè)計(jì)心得體會(huì). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、 . . . . . 10 1.總體方案與原理說明 本課題研究的小型電子聲光禮花器是將主要通過555振蕩電路來驅(qū)動(dòng)模擬禮花色彩的發(fā)光電路和模擬禮花爆炸聲的發(fā)聲電路的，模擬禮花燃放裝置，達(dá)到聲型兼并的效果。在本課題中用到的是555，C4017，CD4066芯片。具體要求如下：1、模擬的禮花燃放聲音要有0.11s的停頓時(shí)間 2、效果模仿時(shí)，要將紅綠藍(lán)三個(gè)發(fā)光二極管呈三角形裝置3、有條件可在發(fā)光的前方裝置由透光口組成的禮花圖案的面板電路組成：1.電源AC：為電路的正常工作提供維持電路中有持續(xù)電流，為電路提供電能。 2.時(shí)基集成振蕩電路：由它構(gòu)成方波發(fā)生器，發(fā)出的方波振蕩信號(hào)分二路送出。一路送至發(fā)光電

7、路部分，另一路送至發(fā)聲電路部分。 3.發(fā)光電路：由時(shí)基集成電路555IC1 發(fā)出振蕩信號(hào)觸發(fā)十進(jìn)制集成電路計(jì)數(shù)器IC3（CD4017），輸出導(dǎo)通集成電雙向模擬開關(guān)CD4066 ，驅(qū)動(dòng)三極管T1T3 ，導(dǎo)通發(fā)光二極管LED1LED6發(fā)光. 4.發(fā)聲電路：由時(shí)基集成電路555IC1輸出方波信號(hào)經(jīng)過微分電路使IC2 的4 腳才能保持高電平“1”來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。 5. 模擬開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路：由集成電雙向模擬開關(guān)CD4066組成。6. 集成電路555IC1，IC2的工作原理：根據(jù)555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理，、C是555定時(shí)器的外接元件，定時(shí)器2腳和6腳連接起來接，晶體管VT集電極（7腳）接到R1和的連接點(diǎn)上

8、。 結(jié)構(gòu)框圖： 發(fā)光電路模擬開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路 時(shí)基集成 555 發(fā)聲電路2. 時(shí)基集成555振蕩電路電路時(shí)基集成電路555在電路結(jié)構(gòu)上是由模擬電路和數(shù)字電路組合而成，它將模擬功能和邏輯功能兼融為一體，能夠產(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩，由它構(gòu)成方波發(fā)生器發(fā)出方波振蕩信號(hào)給發(fā)光電路部分和發(fā)聲電路部分送去脈沖觸發(fā)信號(hào)；根據(jù)其工作原理和計(jì)算公式（2-3），（2-4）計(jì)算出發(fā)出振蕩信號(hào)時(shí)間為0.77秒，停頓的時(shí)間為0.7秒。 接通電源前，電容C上無電荷，所以在接通電源的一瞬間，因電容C來不及充電，故電容C兩端的電壓為0V，輸出端為高電平，VT截止，直流電源通過電阻、向電容C充電，電容電壓開始上升，充電的時(shí)間常數(shù)

9、 （2-1） 當(dāng)電容C充電達(dá)到2Ucc/3時(shí)，電路的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，端輸出低電平，VT飽和導(dǎo)通，此時(shí)電容C、和VT構(gòu)成了放電回路，電容C開始放電，放電常數(shù) （2-2） 當(dāng)電容兩端電壓下降到,時(shí)，輸入端又變回了低電平，則端輸出高電平，同時(shí)晶體管VT由導(dǎo)通變截止；電源通過R1、重新向C充電，重復(fù)上述過程。電容充電時(shí)，時(shí)間常數(shù) ，起始值，終了值，轉(zhuǎn)換值=，代入RC過渡過程計(jì)算公式可得，電容充時(shí)間為 （2-3）電容放電時(shí)，時(shí)間常數(shù) ，起始值，終了值，轉(zhuǎn)換值=，代入RC過渡過程計(jì)算電容的放電時(shí)間為 （2-4）根據(jù)課題的技術(shù)指標(biāo)要求，設(shè)定模擬禮花燃放聲音0.77秒，停頓時(shí)間0.7秒，根據(jù)IC1的時(shí)基振蕩電路

10、將C2定位為10uF由公式（2-3）和（2-4）可求的R1的值為10K和VR1的值為100K。調(diào)整電位器VR2 可改變IC2 的振蕩頻率，以使揚(yáng)聲器發(fā)出類似禮花的聲響，根據(jù)IC2的時(shí)基振蕩電路將C5定位為100uF由公式（2-3）和（2-4）可求的R5的值為28K和VR2的值為14K。3.發(fā)光電路CD4066的工作原理：CD4066 的每個(gè)封裝內(nèi)部有4 個(gè)獨(dú)立的模擬開關(guān)，每個(gè)模擬開關(guān)有輸入、輸出、控制三個(gè)端子，其中輸入端和輸出端可互換。當(dāng)控制端加高電平時(shí)，開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)控制端加低電平時(shí)開關(guān)截止。模擬開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通電阻為幾十歐姆；模擬開關(guān)截止時(shí)，呈現(xiàn)很高的阻抗，可以看成為開路。模擬開關(guān)可傳輸數(shù)字

11、信號(hào)和模擬信號(hào)，可傳輸?shù)哪M信號(hào)的上限頻率為40MHz。各開關(guān)間的串?dāng)_很小，典型值為50dB。CD4066是四雙向模擬開關(guān)，主要用作模擬或數(shù)字信號(hào)的多路傳輸。引出端排列與CC4016一致，但具有比較低的導(dǎo)通阻抗。另外，導(dǎo)通阻抗在整個(gè)輸入信號(hào)范圍內(nèi)基本不變。CD4066由四個(gè)相互獨(dú)立的雙向開關(guān)組成，每個(gè)開關(guān)有一個(gè)控制信號(hào)，開關(guān)中的p和n器件在控制信號(hào)作用下同時(shí)開關(guān)。這種結(jié)構(gòu)消除了開關(guān)晶體管閾值電壓隨輸入信號(hào)的變化，因此在整個(gè)工作信號(hào)范圍內(nèi)導(dǎo)通阻抗比較低。與單通道開關(guān)相比，具有輸入信號(hào)峰值電壓范圍等于電源電壓以及在輸入信號(hào)范圍內(nèi)導(dǎo)通阻抗比較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但若應(yīng)用于采保電路，仍推薦CD4016。當(dāng)模擬

12、開關(guān)的電源電壓采用雙電源時(shí)，例如 =5V， =5V（均對(duì)地0V而言），則輸入電壓對(duì)稱于0V的正、負(fù)信號(hào)電壓（5V5V）均能傳輸。這時(shí)要求控制信號(hào)C=“1”為+5V，C=“0”為-5V，否則只能傳輸正極性的信號(hào)電壓。4. 發(fā)聲電路發(fā)聲電路由時(shí)基集成電路555IC2和揚(yáng)聲器組成。模擬燃放禮花的聲音由時(shí)基集成電路555IC2 來完成，該電路同樣也是一個(gè)振蕩器，不過，其復(fù)位端4 腳所接的電位器是由IC1 輸出的方波信號(hào)經(jīng)過一個(gè)微分電路后產(chǎn)生的即從方波上升沿起及之后的一段時(shí)間內(nèi)，IC2 的4 腳才能保持高電平“1”，并使其工作，所產(chǎn)生的振蕩信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器和三極管驅(qū)動(dòng)的LED 點(diǎn)亮同步，發(fā)出類似禮花爆

13、炸的聲響。揚(yáng)聲器的工作原理：揚(yáng)聲器在音響設(shè)備中是一個(gè)最薄弱的器件，而對(duì)于音響效果而言，它又是一個(gè)最重要的部件。揚(yáng)聲器的種類繁多，而且價(jià)格相差很大。音頻電能通過電磁，壓電或靜電效應(yīng)，使其紙盆或膜片振動(dòng)并與周圍的空氣產(chǎn)生共振（共鳴）而發(fā)出聲音。按換能機(jī)理和結(jié)構(gòu)分動(dòng)圈式（電動(dòng)式）、電容式（靜電式）、壓電式（晶體或陶瓷）、電磁式（壓簧式）、電離子式和氣動(dòng)式揚(yáng)聲器等，電動(dòng)式揚(yáng)聲器具有電聲性能好、結(jié)構(gòu)牢固、成本低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛；按聲輻射材料分紙盆式、號(hào)筒式、膜片式揚(yáng)聲器；按紙盆形狀分圓形、橢圓形、雙紙盆和橡皮折環(huán)；按工作頻率分低音、中音、高音，有的還分成錄音機(jī)專用、電視機(jī)專用、普通和高保真揚(yáng)聲器等；按音

14、圈阻抗分低阻抗和高阻抗；按效果分直輻和環(huán)境聲等。揚(yáng)聲器分為內(nèi)置揚(yáng)聲器和外置揚(yáng)聲器，而外置揚(yáng)聲器即一般所指的音箱。內(nèi)置揚(yáng)聲器是指MP4播放器具有內(nèi)置的喇叭，這樣用戶不僅可以通過耳機(jī)插孔還可以通過內(nèi)置揚(yáng)聲器來收聽MP4播放器發(fā)出的聲音。具有內(nèi)置揚(yáng)聲器的MP4播放器，可以不用外接音箱，也可以避免了長(zhǎng)時(shí)間配帶耳機(jī)所帶來的不便。 5.模擬開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路 CD4066是一個(gè)四雙向模擬開關(guān)，集成塊SCR1SCR4為控制端，用于控制四雙向模擬開關(guān)的通斷。當(dāng)SCR1接高電平時(shí)，集成塊、腳導(dǎo)通，12VK1集成塊、腳電源負(fù)極使K1吸合；反之當(dāng)SCR1輸進(jìn)低電平時(shí)，集成塊、腳開路，K1失電開釋，SCR2SCR4輸進(jìn)高電

15、平或低電平時(shí)狀態(tài)與SCR1相同。本電路中，繼電器線圈的兩端均反相并聯(lián)了一只二極管，它是用來保護(hù)集成電路本身的，千萬不可省往，否則在繼電器由吸合狀態(tài)轉(zhuǎn)為開釋時(shí)，由于電感的作用線圈上將產(chǎn)生較高的反電動(dòng)勢(shì)，極輕易導(dǎo)致集成塊擊穿。并聯(lián)了二極管后，在繼電器由吸合變?yōu)殚_釋的瞬間，線圈將通過二極管形成短時(shí)間的續(xù)流回路，使線圈中的電流不致突變，從而避免了線圈中反電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生，確保了集成塊的安全。6. 總體電路原理相關(guān)說明小型光電子聲光禮花器的工作原理：采用該電路制作裝置，由模擬禮花色彩的發(fā)光電路和模擬禮花爆炸聲的發(fā)聲電路兩個(gè)部分組成。圖中IC1 為時(shí)基集成電路555，由它構(gòu)成方波發(fā)生器，發(fā)出的方波振蕩信號(hào)分二

16、路送出。一路送至十進(jìn)制集成電路計(jì)數(shù)器IC3（CD4017）作為觸發(fā)信號(hào)，使其進(jìn)行計(jì)數(shù)。每次計(jì)數(shù)的結(jié)果（CD4017 的Q0Q6 之一為“1”時(shí)），分別由二極管D1D12 傳輸?shù)较鄳?yīng)的集成電雙向模擬開關(guān)CD4066 的控制端，可使三個(gè)CD4066（1）、（ 2）、（ 3）或單獨(dú)或組合導(dǎo)通。這樣IC1 的方波信號(hào)就可以通過模擬開關(guān)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的三極管T1T3 飽和導(dǎo)通，點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光二極管LED1LED3。方波振蕩信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管時(shí)，要先經(jīng)過一個(gè)由電阻Rb 和電容Cb 組成的微分電路，根據(jù)微分電路的特點(diǎn)，后接的三極管是在方波上升沿開始后導(dǎo)通，然后Vb 點(diǎn)的電壓按指數(shù)規(guī)律率減至0，因此三極管驅(qū)動(dòng)的LED

17、也有一個(gè)從突然點(diǎn)亮而漸暗的短暫過程，這個(gè)過程的長(zhǎng)短可由Rb 和Cb 的數(shù)值（時(shí)間常數(shù)）來調(diào)整。 CD4017 計(jì)數(shù)器的輸出與CD4066 模擬開關(guān)的接通狀態(tài)即發(fā)光二極管LED 的點(diǎn)亮情況由附表所示。當(dāng)CD4017 的Q7 端為“1”時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位。隨著555 集成電路IC1 的振蕩信號(hào)不斷產(chǎn)生，圖（2-7）所列現(xiàn)象循環(huán)出現(xiàn)，發(fā)光二極管發(fā)出的7 種色彩（單色或三基色合成色）也循環(huán)不斷，并且每種光色的點(diǎn)亮過程會(huì)有一種類似煙花閃爍后迅速熄滅的感覺。 三極管T1、T2、T3 都是由RC 微分電路驅(qū)動(dòng)的，如果將三極管T1 改為RC 積分電路（R 與C 在電路中的位置互換）驅(qū)動(dòng)則可使紅LED 在點(diǎn)燃時(shí)間上

18、有一個(gè)后延，如此當(dāng)兩個(gè)以上LED 都點(diǎn)亮?xí)r就會(huì)產(chǎn)生時(shí)序上的差異，產(chǎn)生動(dòng)畫般的層次感。另一路模擬燃放禮花的聲音由時(shí)基集成電路555IC2 來完成，該電路同樣也是一個(gè)振蕩器，不過，其復(fù)位端4 腳所接的電位器是由IC1 輸出的方波信號(hào)經(jīng)過R1 和C1 組成的微分電路后產(chǎn)生的即從方波上升沿起及之后的一段時(shí)間內(nèi)，IC2 的4 腳才能保持高電平“1”，并使其工作，所產(chǎn)生的振蕩信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器和三極管驅(qū)動(dòng)的LED 點(diǎn)亮同步，發(fā)出類似禮花爆炸的聲響。7. 總體電路原理圖8. 元件清單 參考文獻(xiàn)1 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版）M.主編高等教育出版社.20102 肖景和.555集成電路應(yīng)用精粹M.人民郵電出版社.20073 童詩白，華成英 .模擬電子技術(shù)M.高等教育出版社.20064 閻石.數(shù)字電子技術(shù)M.高等教育出版社.20065 單片機(jī)原理與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)：原理、應(yīng)用、proteus仿真、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)6 李銀華.電子設(shè)計(jì)線路指導(dǎo)M.北京航空航天大學(xué)出版社.20057 何希才，尤克.振蕩電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用M.科學(xué)出版社.20048 洪乃剛.電力電了技術(shù)基礎(chǔ)M.清華大學(xué)出版社.20089 孫肖子，張企民.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.西安電子科技大學(xué)出版社.2001.10 Thomas L.Floyd,David B