音乐彩灯控制器设计.docx

1、设计题目:音乐彩灯控制器设计目录目录1摘要2绪论2第1章整机电路设计31. 1电路设计方案3电路原理框图31.2 各单元电路工作原理3第2章硬件电路设计42. 1电源电路42.2声电转化电路52.3时钟脉冲形成电路5计数电路的形成72.4 控制电路9第3章电路原理11计数器CD4017有16个引脚，其中：1脚7脚、9脚11脚计数脉冲输出端；8脚GND接地端；12脚进位脉冲输入端；13脚禁止端；14脚时钟输入端；15脚清除端；16脚正电源。如图2-8所示，由十进制计数器(CD4017)：构成CD4066的开关驱动电路，在振荡信号的作用下，CD4017的4个输出端Q0Q3依次输出高电平并连续不断地

2、循环。去控制开关集成电路CD4066的4路开关接通与断开。2.5控制电路电路结构的选择在本设计中，控制电路是由C7M066、QI、Q2、Q3、Q4以及J1-J4等组成。CD4017的QoQ3输出依次将CD4066四路模拟开关接通，使乐曲信号依次加至QI、Q2、Q3、Q4,并依次导通，相应J1-J4被依次触发导通，彩灯有电而被点亮,随着悠扬的音乐，彩灯闪烁。控制电路原理图如图2-9所示。CD4<i?BM-ninl5XGN1)X£GND)1rsiUKoTnGND5VIIIATWLIMHJ1our.INVCCI:VDDGNDCD40MiHMNUl<?-INil.lOUTOUTI

3、N|>GND-VDDGNI>(D40MiHMN，cmISOUTOUT-'INU1DVDDGNDCDUXBMNVCCR2HZSZFKIKR33K2-9图控制电路其引脚排列如图2-10所示。图2-10CD4066结构图3.继电器的介绍继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。本次设计所用的JQC-3F（T73）继电器低线圈功耗，价格低，超小型等优点。下图为继电器的实物图和引脚图，其中脚1脚和

4、2脚为继电器的固定线圈，3脚为公共端接地，4脚为常闭，5脚为常开。接线图图2-11继电器实物图第3章电路原理3.1电路原理图图3-1整机电路图3.2工作原理分析音乐彩灯控制电路。该控制器由音乐信号源和时钟脉冲发生器、计数电路和控制电路等组成。时钟脉冲发生器由NE555P和是、RPi、D4、Ci>C2等组成，该电路产生信号的周期为T=0.7（RP/+R5）Ci,图示参数对应的周期T在0.5-5秒范围内变化。其中555脚输出加至U2作为CP脉冲。U2采用CMOS型十进制计数器/脉冲分配器CD4017,在时钟CP作用下，Qo（脚）、Qi（脚）、Q2（脚）、。3（脚）、Q”脚）相继出现高电平脉冲

5、，且Q4加至复位端R（脚），使电路成为一环行计数器。Q0Q3的输出依次将CD4066四路模拟开关接通，使加在CD4066的脚、脚、脚、脚四路音乐信号通过，去控制三极管QI、Q2、Q3、Q4的依次导通，相应继电器J1J4被触发导通，彩灯有电而被点亮，随着悠扬的音乐，彩灯闪烁生辉,从而实现了控制四路彩灯伴随乐曲而发光。第4章电路仿真此次电路仿真运用的EWB仿真软件，在仿真过程中也遇到少许问题，例如音乐信号输入，换成了信号源代替，音乐信号放大电路中，没有合适的耦合变压器,采用了直接耦合，为了现象更加明显，用电流源控制的开关取代了继电器元件。4.1仿真图1.现象一1. 现象二503Key=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. 现象二VCVC20山1

7、3171111A09K2：12V11EMR01171120V1A091020V10X110WV112060I000W100W2.20V3. 现象四VDDVDDJR3：:50k,；:KeyA50%:idME1N400112此：:12：:厂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仿真电路现象通过仿真现象可以看到，这四路彩灯随着音乐信号的产生，会发生闪烁发光。43仿真分析当信号源产生的信号，并加至四路模拟开关CD4066(U3)的脚、脚、脚、脚。NE555(U1)产生时钟脉冲信号由脚输出加至U2,作为CP脉冲。U2采用十进制计数器CD4017o在时钟CP的作用下Qo（脚）、Qi（脚）、Q2（脚）、Q3（脚）

9、、Q4（O脚）相继出现高电平脉冲，而Q4加至清零端R脚）使电路成为一环行计数电路。QoQ3的输出依次将CD4066模拟开关选通。使音乐信号依次加至执行的4只开关管上，接触JiJ4,依次导通，点亮音乐闪光灯，随着悠扬的音乐彩灯闪烁生辉，从而实现了上述的现象。参考文献彭介华.1高吉祥.电子技术基础实验与课程设计M.电子工业出版社，2002电子技术课程设计指导M.高等教育出版社，1997毕满清.4邱川弘.电子技术实验与课程设计M.机械工业出版社，2001电子技术基础操作M.电子工业出版社，19995戴士弘.模拟电子技术实验与习题M.电子工业出版社，19986段九洲.电源电路实用设计手册M.科学技术出

10、版社，20027梁廷贵.现代集成电路使用手册M.科学技术文献出版社，20028井口征士.传感工程M.科学出版社，20019无线电.编辑部.无线电元器件精汇M.人民邮电出版社，2004CTM0I7BCM附录1音乐彩灯控制电路原理图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音乐信号信号源LH)：IH)1.|lGNDIFD-VYI.MM|lGNDLED?Y|lGND3. 1电路原理图11工作原理分析11第4章电路仿真134.1仿真图134.2 仿真电路现象143仿真分析14结论16参考文献17附录1音乐彩灯控制电路原理图18附录2元件清单表19摘要本文介绍了一种具有音乐彩灯控制功能的彩灯，该控制器由声电转换和放大路、时钟脉冲发生器、计数电路和控制电路等组成，它的结构简单，体积小巧，使用方便,性能可靠，在

12、这里介绍了它的组成、功能、工作原理。音乐彩灯控制电路，采用拾音话筒MIC将声音信号转换为电信号，利用NE555集成块各引脚来产生控制电路的脉冲信号。彩灯因插座依次有电而被依次点亮，随着悠扬的音乐，彩灯闪烁生辉，从而实现了控制四路彩灯伴随乐曲而发光彩灯的运用已经遍布于人们的生活中，从歌舞厅到卡拉OK包房，从节日的祝贺到日常生活中的点缀。这些不仅说明了我们对生活的要求有了质的飞跃，也说明科技在现实运用中有了较大的发展。在这一设计中我们将涉及有关彩灯控制器的设计，从原理上使我们对这一设计有所了解。将其确实的与我们相联系起来。本设计与市面销售的彩灯控制器还朋较大的差距,但是通过此次设计,可以使我们加深

13、对已学知识的掌握，同时对后续课程的学习也打下一个良好的基础。关键词用NE555、CD4017集成电路；设计；音控闪光电路附录2元件清单表项目代号名称型*号、规格数量备注更改U1CD4066DIP-161U2CD4017DIP-141U3NE555PDIP-81LED1-4发光二极管5mm/3V4R1R4电阻10K4R5电阻12K1J1J4继电器JQC-3F(T73)4D1D5整流二极管1N40014RP1电位器10K1Q1Q4三极管85504C1电解电容22uF1C2电解电容2.2uF13.5mm音频1头1USB插头1旧图总号更改数更改签名日期标记量单号底图苗£拟制刘文龙音乐彩灯控制

14、器设计的元件审校赵文宣明细表日期签名等级标记第1张共1张刘文标准化龙批准随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的样式越来越多、适用的场合变得越来越多，控制与设计变的更加重要。而且贴近我们的实际生活。彩灯控制电路已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛应用于广告装饰、音乐厅、歌舞厅等公共娱乐场所，给人们的生活、带来极大的方便。因此，得到了广泛的应用。声控电路是利用声控制电子开关电路。本电路广泛应用于人们的日常生活中，有着很大的使用价值。该电路在设计时应用了仿真软件，来进行仿真然后才确定下来的，虽然用的仅仅是EWB软件，但是在论文中也是比较有特色。能够使人们在不知不觉中感

15、受方便。由于近年来我国的音乐彩灯行业的迅速崛起，中国已经成为彩灯产品的主要输出国之一。努力增加音乐彩灯的控制和不同档次、花样、应用于不同的场合的开发，加快绿色、音乐彩灯光源产品的开发推广和应用是我国目前彩灯行业材行业结构调整的重点。随着全球经济一体化，发达国家产业调整的步伐进一步加快，一般音乐彩灯器产品生产大量向发展中国家转移，而中国又是一个比较适合的国家，一是中国具备生产这些产品的条件，二是劳动力成本比较低，从而使中国逐步成为电器产品出口大国。展望未来的国内市场，需求仍会呈逐年增长趋势，以下强力因素都预示着我国市音乐彩灯器场仍有很大的潜力可挖。基础设施建设方面：卡拉OK包房，从节日的祝贺到日

16、常生活中的点缀。这些不仅说明了我们对生活的要求有了质的变化。城市点缀工程方面：城市广场、绿地、道路、建筑物泛点缀，已从大城市发展到中小城市。根据国内外市场需求预测，我国音乐彩灯的高速增长期还将继续，对未来的预测如何更加科学化是我们面临的问题。进一步提高彩灯产品的质量和档次进一步提高彩灯的质量和档次，这既是当前摆在我们面前的课题，同时也是全行业共同努力的长期目标。就国内市场需求而言，人们生活水平逐步提高，对生存环境质量的要求也越来越高，对音乐彩灯提出更高的要求。对不同场合的彩灯提高了要求，也需要我们生产企业适应新标准的要求，为各类场所提供相应的产品。第1章整机电路设计1-1电路设计方案本电路使用

17、时钟脉冲通过计数器集成电路CD4017,给开关集成电路CD4066提供开关触发信号，让CD4066接通来自音源的声音信号，去控制彩灯的控制电路，使该路彩灯在开关接通的时间路，按照音乐的节拍闪烁发光，改变音乐场所气氛的作用。1.2电路原理框图根据电路所要完成的功能和达到的效果。得到如下图2-1所示电路框图。图2-1电路框图1.3各单元电路工作原理1. 声电转换电路主要是把声音信号转化成电信号，再加到CD4066o2. 脉冲电路主要产生振荡信号，给计数器CD4017供给计数信号。3. 计数电路主要对来自NE555产生的振荡信号进行计数，从CD4017的Q0Q3输出计数电平，去控制CD4066开关集

18、成电路的接通与断开，让来自音乐控制电路的信号，控制闪光电路。4. 彩灯控制电路来自开关集成电路CD4066的音乐控制信号，使J1J4饱和与截止，它们输出的电平使三极管导通与断开，这样彩灯就会产生随音乐变化的闪光。第2章硬件电路设计2.1电源电路USB接口供电由于本设计的所有电源均为+5V供电，所有我们采用比较便携、价格便宜的USB接口提供电源。1. USB插座的简介USB插座是一种安全节点、带USB接口的通用插座，包括插座主体，在插座主体上的USB母座，在USB母座上的联动开关和USB插口。另外在插座主题内设有充电器模块，所述充电器模块的输入端与所述联动开关的输出端并联，其输出端的正负极与US

19、B插口的电源端的正负极对应联接，所述联动开关的输入端与电源联接。USB插座的引脚图如图2-2所示，其引脚功能表如表2-1所示。VCCITIVCC1VCCD-.CUSBCON1GNDGND图2-2USB插座引脚图表2-1USB管脚功能引脚序号功能名1VCC2D-3D+4GND2.2声电转化电路声电转换主要是采用3.5mm音频插座和音频头将收集到的声音信号转换为电信号并将采集到的信号送入CD4066的4个输入端。其中由于我们只用到音频头的一个信号输入端所以在连接音频头的时候把右声道悬空。其工作原理图如图2-3所示。5VGNDPIHeader2音乐信号信号源图2-3声电转化电路2.3时钟脉冲形成电路

20、1.电路选择结构产生时钟信号的电路由NE555构成的振荡电路组成，这样电路简单、实用。2.555时基电路的简介555时基内部结构的简化原理图如图2-4所示，它是由三个阻值都是5K电阻组成的电阻分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、集电极开路的放电三极管VT以及缓冲器组成。图2-5所示为555振荡器的外引线排列图。555振荡器的工作原理555振荡器的作用是为电压比较器Al、A2提供基准电压。Al、A2组成电压比较器，当控制电压输入端CONT悬空时，Al、A2的基准电压分别为2/3Vcc和l/3VcCoA1的反相输入端THRES称为555振荡器的高触发端，A2的同相输入端TRIG称为N

21、E555振荡器的低触发端。比较器A1的输出作为置。输入端，比较器A2的输出作为置1输入端。RESET是驱动脉冲发生器的复位输入端Vr是集电极开路的三极管，Vr的集电极作为定时器的引出端DISCH,非门是缓冲器，其作用提高电路的负载能力。555的结构与管脚如图2-4和2-5所示。振荡器555有8个管脚，其中:1脚GND接地端;2脚触发端;RESETRESETTHRESITHRESIvccRSTDISTHROUTCONGNDDISCH图2-4555振荡器的内部结构图图2-4555振荡器的内部结构图图2-5555振荡器的管脚图3脚输出端；4脚复位端；5脚控制电压端；6脚门限(阈值)端；7脚放电端；8脚电源电压Vcc。3.时钟电路形成原理图在这个设计中，时钟脉冲发生器由NE555P和RPi、Rs、D«Ci、C2等组成,该电路产生信号的周期为T=0.7(RP+2R5)Cl,图示参数对应的周期T在0.5-5秒范围内变化。其中555脚输出加至CD4017的14脚作为CP脉冲。作为它的驱动