畢業(yè)設(shè)計(jì)-音樂(lè)節(jié)奏彩燈控制器設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)-音樂(lè)節(jié)奏彩燈控制器設(shè)計(jì),畢業(yè)設(shè)計(jì),音樂(lè),節(jié)奏,彩燈,控制器,設(shè)計(jì) 摘 要 摘 要 本設(shè)計(jì)彩燈伴隨音樂(lè)的節(jié)奏、大小、音調(diào)而變化的彩燈控制器。使彩燈在藝術(shù)上有了很大的提高，本文的主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)： 1、設(shè)計(jì)音樂(lè)信號(hào)放大電路。 2、555時(shí)基電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)大小控制彩燈。 3、555時(shí)基電路構(gòu)成多諧電路實(shí)現(xiàn)音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈。 4、設(shè)計(jì)濾波電路，實(shí)現(xiàn)音樂(lè)的音調(diào)控制彩燈。 關(guān)鍵字：555 時(shí)基電路、音樂(lè)大小、節(jié)奏、音調(diào)。 Ⅰ 目 錄 目 錄 第一章 緒 論 1 第二章 音樂(lè)大小控制彩燈 2 2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 2 2.2 音樂(lè)大小控制彩燈的工作原理 3 2.3音樂(lè)大小控制彩燈的電路設(shè)計(jì). 3 2.3.1 電源電路設(shè)計(jì) 3 2.3.3 放大電路設(shè)計(jì) 5 2.3.2 音樂(lè)大小控制彩燈的電路圖的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 6 第三章 音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈 8 3.1 音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈的工作原理. 8 3.2 音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈的電路設(shè)計(jì) 8 3.2.1 音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈的主要參數(shù)計(jì)算 8 3.2.2 音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈總電路實(shí)現(xiàn) 10 第四章 音調(diào)高低控制彩燈 12 4.1 音調(diào)高低控制彩燈的工作原理 12 4.2 音調(diào)高低控制彩燈的電路設(shè)計(jì) 12 4.2.1音調(diào)高低控制彩燈的主要參數(shù)計(jì)算 12 4.2.2 音調(diào)高低控制彩燈的電路圖 14 第五章 實(shí)物的制作和調(diào)試 15 總 結(jié) 19 參考文獻(xiàn) 21 附 錄 22 23 第1章 緒論 第1章 緒 論 隨著科學(xué)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們不滿足于吃飽穿暖，而要有更高的精神享受。不論是思想，還是視覺(jué)，人們都在追求更高的美。特別使在視覺(jué)方面，人們不滿足于一種光，彩燈的誕生讓人們是視覺(jué)對(duì)美有了更深的認(rèn)識(shí)。但現(xiàn)在市面上的音樂(lè)彩燈只是按照一定的方式閃爍，讓人們感覺(jué)到十分的粗糙無(wú)味，更沒(méi)有聲音那樣用震撼力，音樂(lè)彩燈的出現(xiàn)讓我們既有了聽(tīng)覺(jué)上的享受，更有了精神上的享受。但現(xiàn)在市面上的音樂(lè)彩燈只是按照音樂(lè)的一種方式閃爍，和音樂(lè)沒(méi)多大關(guān)系，根本不能稱(chēng)為音樂(lè)彩燈。 本設(shè)計(jì)是一個(gè)音樂(lè)彩燈控制器 ，使其實(shí)用于家庭、商場(chǎng)、櫥窗、舞廳、咖啡廳、公共廣場(chǎng)等場(chǎng)所的擺設(shè)、裝飾、廣告、環(huán)境凈化與美化，本電路的最大優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)音樂(lè)以三種方式控制彩燈的閃亮。實(shí)現(xiàn)了音樂(lè)大小、節(jié)奏、音調(diào)的控制。 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 （1） 設(shè)計(jì)一個(gè)音樂(lè)聲響與彩燈燈光相互組合的彩燈控制電路。 （2） 有三路不同控制方法的彩燈，用不同顏色的LED表示。 （3） 第一路為音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈，按音樂(lè)節(jié)拍變換彩燈花樣。 （4） 第二路按音樂(lè)大?。ㄐ盘?hào)幅度大?。┛刂撇薀?，音量大時(shí)，彩燈亮度加大，反之亦然。 （5） 第三路按因調(diào)高低（信號(hào)頻率高低）控制彩。 第2章 音樂(lè)大小控制彩燈 第2章 音樂(lè)大小控制彩燈 2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 音頻在電信號(hào)中表現(xiàn)為多個(gè)正弦波疊加而形成。音樂(lè)的大小就表現(xiàn)為是演唱者的聲音的強(qiáng)弱起伏，它在音頻信號(hào)中表現(xiàn)為正弦波的波峰和波谷，所以在他達(dá)到波峰時(shí)說(shuō)明他的音量大。在波谷是音量就小，所就需要一個(gè)觸發(fā)電路使他在音量大的時(shí)候就彩燈發(fā)光，音量小的時(shí)候燈滅。綜合考慮：選擇了NE555夠成的單穩(wěn)態(tài)電路，由于單穩(wěn)態(tài)電路是低電平觸發(fā)所以還需要一個(gè)反相放大器。 音樂(lè)的節(jié)奏往往是由樂(lè)隊(duì)的鼓點(diǎn)來(lái)體現(xiàn)，實(shí)質(zhì)上是具有一定時(shí)間間隔的脈沖信號(hào)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，彩燈要隨著節(jié)奏閃亮，需要一個(gè)觸發(fā)電路來(lái)檢測(cè)脈沖信號(hào)并產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖。根據(jù)要求選擇了NE555構(gòu)成的無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，由于觸發(fā)器的觸發(fā)電壓比音頻信號(hào)的高就還需要一個(gè)放大電路，有觸發(fā)信號(hào)后就還需要計(jì)數(shù)器和譯碼器來(lái)使彩燈閃亮。 音調(diào)主要由聲音的頻率決定，同時(shí)也與聲音強(qiáng)度有關(guān)。對(duì)一定強(qiáng)度的純音，音調(diào)隨頻率的升降而升降；對(duì)一定頻率的純音、低頻純音的音調(diào)隨聲強(qiáng)增加而下降，高頻純音的音調(diào)卻隨強(qiáng)度增加而上升，所以應(yīng)用濾波器濾出高頻、低頻。以方便驅(qū)動(dòng)彩燈發(fā)光。 圖2-1 總體框圖 信號(hào)源經(jīng)放大器放大后輸出分別送往：（1）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，輸出脈沖信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)使彩燈發(fā)光；（2）多諧振蕩器脈沖輸出到計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)脈沖通過(guò)計(jì)數(shù)和譯碼驅(qū)使彩燈發(fā)光；（3）送往高低通電路，取出所需要頻段信號(hào)后驅(qū)動(dòng)彩燈發(fā)光 2.2 音樂(lè)大小控制彩燈的工作原理 音樂(lè)的大小，是原唱者的聲音的強(qiáng)弱起伏，它在音頻信號(hào)中表現(xiàn)為正弦波的波峰，所以在他達(dá)到波峰時(shí)說(shuō)明他的音樂(lè)大。在波谷是他就小，所以就需要設(shè)計(jì)一個(gè)觸發(fā)電路，由聲音的強(qiáng)弱控制，根據(jù)要求使用了NE555時(shí)基電路中的單穩(wěn)態(tài)電路，觸發(fā)后驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光。由于音頻電壓過(guò)小，所以還要設(shè)計(jì)一個(gè)放大電路。 圖2-2 音樂(lè)大小 2.3音樂(lè)大小控制彩燈的電路實(shí)現(xiàn). 2.3.1 電源電路設(shè)計(jì) 單穩(wěn)態(tài)電路的工作電壓在3～18V之間，選取12V電壓為電源電壓，所以設(shè)計(jì)時(shí)使用220V交流電壓經(jīng)過(guò)變壓后得到12V的交流電壓，再經(jīng)過(guò)橋式整流、整流濾波后由三端穩(wěn)壓7812穩(wěn)壓為12V，供給各個(gè)電路元件使用。 1．電源電路結(jié)構(gòu) 常見(jiàn)小功率直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等四部分組成，如圖2-3所示： 圖2-3 電源電路結(jié)構(gòu)圖 穩(wěn)壓電路根據(jù)調(diào)整元件類(lèi)型可分為電子管穩(wěn)壓電路、三極管穩(wěn)壓電路、可控硅穩(wěn)壓電路，集成穩(wěn)壓電路等。根據(jù)調(diào)整元件與負(fù)載連接方法，可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型。根據(jù)調(diào)整元件工作狀態(tài)不同，可分為線性和開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路。本電路主要采用集成三端穩(wěn)壓電路。 圖2-4 電源電路 2 電源電路參數(shù)計(jì)算 （1）橋式整流二極管參數(shù)計(jì)算 正向平均電流： 最大反向電壓： （2）濾波電容參數(shù)： 取C2=1000μF 電容耐壓： 取V,故電容參數(shù)為C:1000μF/25V。 通過(guò)穩(wěn)壓管7812后 穩(wěn)壓為12V，提供給各個(gè)電路。 2.3.3 放大電路 由于555單穩(wěn)態(tài)電路是低電平觸發(fā)，所以設(shè)計(jì)時(shí)采用了反向放大，三極管起反向作用，放大電源由可得如圖2-5所示。 圖2-5 放大電路 VT（9014） b-e極承受的極限電壓在0.7V，最大電流為0.1A，所以根據(jù)基爾霍夫定理得： , 可得： =330K RP為調(diào)諧電阻，由于單穩(wěn)態(tài)電路的觸發(fā)電壓在Vdd/3左右，所以調(diào)整555的2腳電壓在上下波動(dòng)，這樣才能是單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)，由于電阻可變放大倍數(shù)不用計(jì)算，9014的放大倍數(shù)在100～1000之間足以使電壓達(dá)到單穩(wěn)態(tài)所需的=4V。 3．單穩(wěn)態(tài)電路： 圖2-6 單穩(wěn)態(tài)電路 由于電容的容量和耐壓不好選，所以就先選電容為，設(shè)單穩(wěn)態(tài)的暫態(tài)時(shí)間為。 根據(jù)公式： 得 所以取5k 4.限流電阻的計(jì)算 由于的?腳電壓為2V，LED的承受電流為30mA，取的最大取值為：===667? =680? 2.3.2 音樂(lè)大小控制彩燈的電路圖的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)電源電路為了NE555提供穩(wěn)定的直流電源12V；設(shè)計(jì)NE555時(shí)基電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，經(jīng)過(guò)限流電阻，點(diǎn)亮電路用LED發(fā)光二極管。 圖2-6 音樂(lè)大小電路圖 音頻輸入后，經(jīng)過(guò)由VT組成的音頻放大器電壓放大。555時(shí)基電路與電阻、電容接成典型的但問(wèn)他了工作模式，由于、的取值較小，所以暫態(tài)時(shí)間非常短，。限流電阻構(gòu)成保護(hù)電路，去驅(qū)動(dòng)LED閃亮。 音頻輸入時(shí)，經(jīng)VT反向放大，使時(shí)基電路2腳電平在上下波動(dòng)。當(dāng)電位不大于時(shí)，時(shí)基電路置位，進(jìn)入暫態(tài)，3腳輸出高電平，晶閘管導(dǎo)通，LED發(fā)光。由于暫態(tài)時(shí)間很短，很快又翻回穩(wěn)態(tài)，LED彩燈熄滅，也就是說(shuō)彩燈不會(huì)有停滯狀態(tài)，它能隨時(shí)基電路的2腳電平即音頻電信號(hào)的變化而變化。當(dāng)變阻器的電阻越小，靜態(tài)時(shí)555的 2腳電平越高，電路的聲控靈敏度就越低，所以根據(jù)需要調(diào)節(jié)變位器。 仿真實(shí)驗(yàn)： 圖 2-6 仿真波形 圖2-6中的斜線表示觸發(fā)經(jīng)放大后的音頻信號(hào)，方波表示的是輸出信號(hào)。由圖可知，音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)放大之后進(jìn)入單穩(wěn)態(tài)集成電路.從圖2-6可以看出正弦波處于正半波上升沿是，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)并輸出信號(hào)，由此可知當(dāng)音樂(lè)音量大小改變時(shí)，正弦波增大，那么彩燈閃亮的速率加快，音量減小時(shí)，波的幅度減小，彩燈閃亮減慢或停止。 第3章 音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈 第3章 音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈 3.1 音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈的工作原理. 音樂(lè)的節(jié)奏往往是由樂(lè)隊(duì)的鼓點(diǎn)來(lái)體現(xiàn)，實(shí)質(zhì)上是具有一定時(shí)間間隔的脈沖信號(hào)。我們的目標(biāo)是 要彩燈按照節(jié)奏依次閃亮。因此，設(shè)計(jì)了一個(gè)多諧振蕩器，由音樂(lè)信號(hào)調(diào)諧，產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖，使彩燈循環(huán)點(diǎn)亮的速率隨音樂(lè)的節(jié)奏而改變。有了節(jié)奏脈沖，還應(yīng)有計(jì)數(shù)和譯碼，這樣才能依次點(diǎn)亮彩燈。LED點(diǎn)亮?xí)r，由于脈沖電流過(guò)大所以還需要限流電阻保護(hù)LED。由于在觸發(fā)節(jié)奏脈沖的電壓比輸出的音頻信號(hào)大，所以還需要一個(gè)音頻放大電路。電源與上電路公用一個(gè)。 電路工作原理：音頻信號(hào)輸入后經(jīng)過(guò)放大電路放大后進(jìn)入多諧振蕩調(diào)制其頻率，多諧振蕩產(chǎn)生出脈沖信號(hào)后送計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)后譯碼，再送入驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)彩燈閃亮。 圖3-1 節(jié)奏流程框圖 3.2 音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈的實(shí)現(xiàn) 3.2.1 音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈的主要參數(shù)計(jì)算 1、音頻放大電路 放大電路使用共集電極放大：工作電壓為12V，三極管為9014，9014的放大倍數(shù)在100~1000 ,而b-e極電壓小于0.7V才能飽和導(dǎo)通，所以用1M的電阻使電壓適合于三極管的放大。由于9014承受的最大電流,。 2、無(wú)穩(wěn)態(tài)電路 圖3-2 無(wú)穩(wěn)態(tài)電路 該電路工作電壓設(shè)為12V，當(dāng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于時(shí)，,此時(shí)輸出的波形為理想對(duì)稱(chēng)的方波，所以使用的可變電阻，這樣實(shí)現(xiàn)了方波，也使可以調(diào)節(jié)電路的靈敏度。 C1在充、放電過(guò)程中，其電壓在的1/3到2/3之間變化，所以時(shí)基電路3腳輸出高電平的時(shí)間可用以下式表示（即充電周期），即 3腳輸出低電平時(shí)間（即放電周期）: 振蕩周期： 振蕩頻率為： 輸出脈沖占空比： 根據(jù)以上公式可以求出、、，由于電容在市場(chǎng)上的型號(hào)不多。所以就選相近的,。 3 其他電路 CD4017的供電的電壓為3V～15V為了方便電源供電就選用12V作為供電電壓。 LED的供電電壓為3V，電流為15mA，所以要串聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓電阻，由基爾霍夫定理得：, 所以=600Ω 3.2.2 音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈總電路實(shí)現(xiàn) 三極管構(gòu)成放大電路,放大后送振蕩電路。用NE555夠成自激振蕩器送出方波，即是脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器和譯碼器用CD4017，他集成了計(jì)數(shù)和譯碼兩項(xiàng)功能，減小了電路，節(jié)約了成本，經(jīng)過(guò)限流電阻LED發(fā)光。 圖3-4 節(jié)奏電路圖 晶體管Q1組成音頻放大器，他將音頻信號(hào)加以放大，然后通過(guò)電容C2電位器R3加到ME555時(shí)基電路的5腳，對(duì)555構(gòu)成的振蕩器進(jìn)行調(diào)制。 CD4017為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其CP端輸入的計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自NE555時(shí)基電路組成的多諧振蕩器。當(dāng)CP端源源不斷地輸入計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，它的輸出端Q1-Q9就依次循環(huán)輸出高電平。 使彩燈LED1～LED10依次點(diǎn)亮。調(diào)節(jié)電位器，因改時(shí)基電路的振蕩頻率，故使彩燈LED1～LED4的循環(huán)速率。音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、通過(guò)RP2加到A1的5腳，因改變5腳電平的高低，使555的閥值翻轉(zhuǎn)，電平發(fā)生變化，即對(duì)振蕩器頻率進(jìn)行調(diào)制，亦使U1的振蕩頻率隨音樂(lè)的頻率而變化，所以LED1～LED4的循環(huán)點(diǎn)亮的速率又隨音樂(lè)的節(jié)奏而改變。調(diào)節(jié)的阻值，則可調(diào)節(jié)電路的靈敏度。 圖3-5 節(jié)奏電路仿真圖 圖3-5中斜波表示的是放大后的音頻信號(hào)，方波表示的是經(jīng)音頻信號(hào)調(diào)諧多諧振蕩后輸出的觸發(fā)信號(hào)。從圖中可以看出經(jīng)放大后的音頻信號(hào)可以調(diào)制觸發(fā)信號(hào)的脈寬，從而使觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)彩燈，并使彩燈隨音樂(lè)節(jié)奏的快慢而閃亮。 第4章 音調(diào)高低控制彩燈 第4章 音調(diào)高低控制彩燈 4.1 音調(diào)高低控制彩燈的工作原理 音調(diào)主要由聲音的頻率決定，同時(shí)也與聲音強(qiáng)度有關(guān)。對(duì)一定強(qiáng)度的純音，音調(diào)隨頻率的升降而升降；對(duì)一定頻率的純音、低頻純音的音調(diào)隨聲強(qiáng)增加而下降，高頻純音的音調(diào)卻隨強(qiáng)度增加而上升，所以應(yīng)用濾波器濾出高頻、低頻，以方便驅(qū)動(dòng)彩燈發(fā)光。 音調(diào)即是聲音中的高音和低音，我們?nèi)祟?lèi)能識(shí)別的聲音頻率20～20,所以設(shè)置1以上為高音、以下則為低音，所以要一個(gè)高低音濾波器去驅(qū)動(dòng)彩燈發(fā)光。放大電路就和上面電路公用，電源公用一個(gè)。音頻放大后經(jīng)高低通濾波，送限流電阻限流后使彩燈發(fā)光。 圖4-1 音調(diào)電路結(jié)構(gòu)框圖 4.2 音調(diào)高低控制彩燈的電路設(shè)計(jì) 4.2.1音調(diào)高低控制彩燈的主要參數(shù)計(jì)算 圖4-2 高通電路 RC有源高低通濾波器參數(shù)的計(jì)算（設(shè)上限頻率）： (1)通常電容C的容量宜在微法數(shù)量級(jí)以下，的值一般約為幾百千歐內(nèi)，由于電容容量檔級(jí)較少，常先選用值，再計(jì)算電阻的值。選擇,則 ?=16K? (2)考慮到二價(jià)巴特沃斯濾波器的=0.707和,故有,運(yùn)算放大器兩輸入端的外接電阻必須滿足平衡條件： 由和，得, 所以,、,。 2．低通濾波電路 圖4-3低通電路 由于高通濾波器與低通濾波器在電路結(jié)構(gòu)上存在對(duì)偶關(guān)系，他們的幅頻響應(yīng)也存在對(duì)偶關(guān)系，設(shè)置的頻率界限為1000Hz，所以?xún)蓚€(gè)電路參數(shù)一樣只是接法不一樣，如圖4-3所示 參數(shù)為：、、、,供電為12V，可LED承受的電流為燈泡電壓為，由 4.2.2 音調(diào)高低控制彩燈的電路圖 音頻經(jīng)放大（放大電路和節(jié)奏電路合用）輸入后分別送往高低通電路。 高通電路：由入經(jīng)過(guò)到U1（LM358）的5腳入，濾出低頻，7腳出。在LM358內(nèi)濾出低頻信號(hào)，高頻信號(hào)從7腳出來(lái)后使Q1導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)LED1發(fā)光。 低通電路：由入經(jīng)過(guò)到LM358的3腳入，濾出高頻，1腳出。在LM358內(nèi)濾出低頻信號(hào)，高頻信號(hào)從1腳出來(lái)后使導(dǎo)通，使LED2發(fā)光。 圖4-.4 音調(diào)電路圖 圖 4-5 音調(diào)仿真圖 圖4-5為音調(diào)控制的輸出仿真圖，起伏大的線代表高通x1的波形，起伏小的線代表低通x2的波形，當(dāng)有高于1000Hz的脈沖到LM358時(shí)x1就輸出波峰達(dá)到3v的波形，而x2的波形就趨近X軸。 第5章 實(shí)物的制作和調(diào)試 第五章 實(shí)物的制作和調(diào)試 整體電路設(shè)計(jì)完成后，首先在軟件上仿真，軟件仿真正確，再畫(huà)出PCB板，刻出印板，安裝元件，進(jìn)行調(diào)試，最后實(shí)物調(diào)試成功，設(shè)計(jì)成功完成。所以，實(shí)物的制作和調(diào)試分以下幾步：軟件仿真→制作PCB→元件安裝→實(shí)物調(diào)試。 1、軟件仿真 整體設(shè)計(jì)完成后，我們要進(jìn)行的第一步工作就是軟件仿真，測(cè)試其性能。用的軟件是Multisim 7 軟件，他的仿真功能十分強(qiáng)大。首先調(diào)試分電路，在分電路調(diào)試完成后在調(diào)試總電路。 調(diào)試方法：首先在軟件中畫(huà)好電路圖，然后檢查電路中各元件是否連接正確，連接正確的情況下加入信號(hào)，由于此軟件不能直接加入音樂(lè)信號(hào)，所以用正弦（音頻電信號(hào)是由許多的正弦波疊加而形成）代替，加入信號(hào)后觀察彩燈的閃亮情況，遇到不正常時(shí)及時(shí)修改。 調(diào)試中遇到的故障： 故障1：放大電路不匹配。 分析：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)電路需要的使反向電壓，無(wú)穩(wěn)態(tài)使用的事完整的正弦波。 解決：在兩個(gè)電路使用獨(dú)立放大。 故障2：接地信號(hào)的交叉。 分析：交流接地不能直流接地接在一起。 解決：兩個(gè)接地單獨(dú)接地。 2、PCB的制作與元件安裝 在軟件仿真完成后，下一步工作就事制作PCB版，以方便元件的安裝和實(shí)物的調(diào)試，PCB的制作分為兩部分，第一就是軟件制作畫(huà)出PCB圖、第二步就事制作實(shí)物印板。兩步都相當(dāng)重要，第一步就為方便的制作出優(yōu)良的PCB做好準(zhǔn)備，第二步是讓做出的PCB在元件安裝時(shí)更方便。 1 、軟件PCB的制作：在軟件PCB制作時(shí)使用了Protel 99 SE（它是專(zhuān)門(mén)制作PCB的軟件，具有強(qiáng)大的布線功能）。制作事首先在軟件中畫(huà)出電路圖，連接好各點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)飛線，填好各元件的封裝。然后生成網(wǎng)絡(luò)表，在進(jìn)入PCB的制作，生成網(wǎng)絡(luò)表無(wú)誤時(shí)，調(diào)節(jié)各元件的位置，使其符合信號(hào)流程，以方便檢修。然后自動(dòng)布線。 ⑵、PCB圖如下： 圖5-1 PCB圖 ⑶、硬件PCB的制作：在畫(huà)好PCB圖時(shí)，1.用復(fù)寫(xiě)紙將布線圖復(fù)制到復(fù)銅墻鐵壁板上：復(fù)制前應(yīng)先用銼刀將復(fù)銅板四周邊緣銼至平直整齊，而且尺寸盡量與設(shè)計(jì)圖紙尺寸相符，并將復(fù)寫(xiě)紙裁成與復(fù)銅板一樣的尺寸，為了防止在復(fù)制過(guò)程中產(chǎn)生圖紙移動(dòng)，故要求用膠紙將圖紙左右兩端與印刷板貼緊。.先用鉆床將元件插孔鉆好—一般插孔直徑為左右，可采用直徑為的鉆頭較適中,如果鉆孔太大將影響焊點(diǎn)質(zhì)量,但對(duì)于少數(shù)元件腳較粗的插孔,例如電位器腳孔,則需用直徑為以上的鉆頭鉆孔。貼膠紙：先用刀片將封箱膠紙切成多種寬度的膠紙條后再進(jìn)行貼膠，貼膠時(shí)應(yīng)根據(jù)線條所通過(guò)的電流大小及線條間的間隙來(lái)適當(dāng)選擇線條的寬容。一般只需采用2-3種寬度即可，為了保證制作工藝水平，盡可能不要采用過(guò)寬或過(guò)窄，如需要鉆孔的線條其寬度應(yīng)在以上，才不致于在鉆孔時(shí)將線條鉆斷，貼膠時(shí)還應(yīng)注意控制各相鄰線條的間隙不要太小，否則容易造成線條間短接，貼膠時(shí)一定超過(guò)鉆孔左右，這樣才能保證焊瞇質(zhì)量。 ⑷元件的安裝 元件的安裝：根據(jù)原理圖在印制板上進(jìn)行元件的安裝，一定要找準(zhǔn)相應(yīng)的元件位置再進(jìn)行焊接，在焊接的時(shí)候要小心注意焊接的時(shí)間，有時(shí)候焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)損壞元件，因此要把握焊接是的時(shí)間。在焊接的時(shí)候焊點(diǎn)要合適，不宜過(guò)大也不宜過(guò)小，也不要出現(xiàn)掛焊或虛焊。否則會(huì)造成電路故障。 4、電路的調(diào)試 安裝完成后，通電并加入信號(hào)。發(fā)現(xiàn)彩燈常亮，檢修思路：檢測(cè)電源是否正常，用萬(wàn)用表檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)電源電壓只有8V，正常應(yīng)當(dāng)在12V。然后判斷故障是在電源電路是在電源還是負(fù)載，斷開(kāi)負(fù)載發(fā)現(xiàn)電源恢復(fù)到12V。證明故障在負(fù)載，為了方便檢修，把三個(gè)負(fù)載電路分別斷開(kāi)，分別通電檢測(cè)。 故障1：音樂(lè)大小電路，通電檢測(cè)電壓時(shí)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)要只有8V。 分析: 證明電路有輕微短路，用電阻發(fā)檢測(cè)各個(gè)焊點(diǎn)間無(wú)短路狀況，證明短路在原件，由以前的經(jīng)驗(yàn)。電阻壞是不可能是阻值變小，只可能變大。分析電路發(fā)現(xiàn)只有一個(gè)三極管和一個(gè)電容，除了就是NE555有可能壞. 解決：分別取下電容和三極管檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)三極管的ce極的電阻為0，證明三極管壞，換上新的三極管后，電壓正常，彩燈依舊常亮。 故障2：檢測(cè)NE555的輸出端，發(fā)現(xiàn)電壓為7V，有電壓跳變。但跳變時(shí)間很短，要仔細(xì)才能分辨。 分析：有可能使暫態(tài)時(shí)間過(guò)短，或限流電阻過(guò)大。 解決：檢測(cè)2腳調(diào)諧端，電壓為交流-3V,證明各端電壓正常在工作。但單穩(wěn)態(tài)電路暫態(tài)時(shí)間過(guò)短，導(dǎo)致我們不能識(shí)別。根據(jù)T=1.1RC可知增大電阻或電容都能使時(shí)間變大，所以就把電容改為0.1uF.再檢測(cè)電路，正常。 圖5-2 故障1.2所在點(diǎn) 故障3：節(jié)奏電路通電和加入信號(hào)彩燈不閃動(dòng)。 分析：可能使電容擊穿或是三極管放大有問(wèn)題。 解決：檢測(cè)電源電壓，9V正常用萬(wàn)用表去檢測(cè)NE555的3腳，發(fā)現(xiàn)電壓恒為0V,無(wú)跳變，再檢測(cè)2腳和6腳調(diào)諧端，V6=V2=0V，分析電路，6腳和2腳通過(guò)電容c4接地，斷電用電阻法測(cè)2腳對(duì)地電阻為0。取下c4檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)c4穿。換上后電路正常。 圖5-3 故障所在點(diǎn) 再通電在音調(diào)電路時(shí)，接通后單個(gè)彩燈閃亮，電路正常再連接各電路檢測(cè)，運(yùn)行正常，調(diào)試完成。 總 結(jié) 總 結(jié) 本次設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用數(shù)字電路和模擬電路的知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)音樂(lè)彩燈控制器。使用了NE555時(shí)基電路的單穩(wěn)態(tài)電路和無(wú)穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)音樂(lè)節(jié)奏控制彩燈和音樂(lè)大小控制彩燈；使用高低通電路實(shí)現(xiàn)音調(diào)控制彩燈。軟件仿真和實(shí)物都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 但這只是設(shè)計(jì)用的演示電路，如果用于實(shí)際生活和生產(chǎn)中，還有一定的差距，主要表現(xiàn)在以下幾方面： 1、電壓的匹配上，實(shí)驗(yàn)電路的電壓在12V，彩燈只有2.5V，但在實(shí)際中使用的都是220V電壓，這樣使用時(shí)就不是很方便。并且有了變壓器重量增加，不利于生產(chǎn)和運(yùn)輸。 2、設(shè)計(jì)時(shí)用的是信號(hào)直接輸入，有線連接，這樣不便于安裝。 3、設(shè)計(jì)時(shí)用了電位器，要隨時(shí)調(diào)節(jié)靈敏度，這樣很麻煩。 下一步的工作將進(jìn)一步完善電路，使其在實(shí)際應(yīng)用中更加方便，使彩燈早藝術(shù)上更加完美。在視覺(jué)感受更加美好。 致 謝 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 陳有卿編.555時(shí)基集成電路原理與應(yīng)用.北京機(jī)械工業(yè)出版社，2006年 [2] 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7809 1 U2 U3 555定時(shí)器 NE555 2 U4 十進(jìn)制計(jì)數(shù)譯碼 CD4017 1 U5 運(yùn)算放大器 LM358 1