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,人們都在追求更高的美。特別使在視覺方面,人們不滿足于一種光,彩燈的誕生讓人們是視覺對(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,讓人們感覺到十分的粗糙無(wú)味,更沒有聲音那樣用震撼力,音樂(lè)彩燈的出現(xiàn)讓我們既有了聽覺上的享受,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)沒多大關(guān)系,根本不能稱為音樂(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)祟惸茏R(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,所以兩個(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(它是專門制作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:在畫好PCB圖時(shí),1.用復(fù)寫紙將布線圖復(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,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。在視覺感受更加美好。
致 謝
參考文獻(xiàn)
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附 錄
附 錄
附錄1:
附圖1 總電路圖
附錄2:
元件清單
圖示標(biāo)號(hào)
元件類別
參數(shù)
數(shù)量
T1
變壓器
NLTPQ4-10220/12V
1
R1
碳膜電阻
430K
1
R2 R6 R7
滑動(dòng)變阻器
100K
3
R3
碳膜電阻
5K
1
R4
碳膜電阻
680K
1
R5
碳膜電阻
10K
1
R8 R9 R10
碳膜電阻
1K
3
R11 R16 R21
碳膜電阻
1K
3
R12 R14
碳膜電阻
32K
4
R17 R18
碳膜電阻
32K
2
R13 R19
碳膜電阻
168K
2
R15 R20
碳膜電阻
100K
2
C1
瓷片電容
0.022uF
1
C2 C5 C6
瓷片電容
0.01uF
3
C7 C8 C9
瓷片電容
0.01uF
3
C3
瓷片電容
0.47uF
1
C4
瓷片電容
4.7uF
1
C10
瓷片電容
0.033uF
1
C11
電解電容
25V/1000uF
1
Q1
三極管
9014
1
D9
整流二極管
1B4B42
4
U1
三端穩(wěn)壓
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
收藏
編號(hào):2925543
類型:共享資源
大?。?span id="zrbfvp7" class="font-tahoma">315.93KB
格式:RAR
上傳時(shí)間:2019-12-04
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- 關(guān) 鍵 詞:
-
畢業(yè)設(shè)計(jì)
音樂(lè)
節(jié)奏
彩燈
控制器
設(shè)計(jì)
- 資源描述:
-
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)
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