小型电子声光礼花器毕业设计(论文)(编辑修改稿)

小型电子声光礼花器毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

位端 4 脚所接的电位器是由 IC1 输出的方波信号经过一个微分电路后产生的即从方波上升沿起及之后的一段时间内， IC2 的 4 脚才能保持高电平 “1”，并使其工作，所产生的振荡信号直接驱动扬声器和三极管驱动的 LED 点亮同步，发出类似礼花爆炸的声响。 扬声器的工作原理： 扬声器 在音响设备中是一个最薄弱的器件，而对于音响效果而言，它又是一个最重要的部件。 扬声器的种类繁多，而且价格相差很大。 音频 电能通过 电磁 ，压电或 静电效应 ，使其 纸盆 或膜片振动并与周围的 空气 产生共振（共 哈尔滨工业毕业设计（论文） 11 鸣）而发出声音。 按换能机理和结构分动圈式（电动式）、电容式（ 静电 式）、压电式（晶体或陶瓷）、电磁式（压簧式）、电 离子 式和气动式扬声器等， 电动式扬声器 具有电声性能好、结构牢固、成本低等优点，应用广泛；按声辐射材料分纸盆式、号筒式、膜片式 扬声器；按纸盆形状分圆形、 椭圆形 、双纸盆和橡皮折环；按工作频率分低音、中音、高音，有的还分成 录音机 专用、电视机专用、普通和高保真扬声器等；按音圈 阻抗 分低阻抗和高阻抗；按效果分直辐和环境声等。 扬声器分为 内置扬声器 和外置扬声器，而外置扬声器即一般所指的 音箱。 内置扬声器是指 MP4 播放器 具有内置的喇叭，这样用户不仅可以通过 耳机 插孔还可以通过内置扬声器来收听 MP4 播放器发出的声音。 具有内置扬声器的 MP4 播放器，可以不用外接音箱，也可以避免了长时间配带耳机所带来的不便。 小型电子声光礼花器的工作原理及原理图 基于小型电子 声光礼花器设计的原理图如下图 26 所示。 哈尔滨工业毕业设计（论文） 12 R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U35 5 5C10 .1 u fC40 .1 u fR20 .5 kR44 .7 KR52 8 KR60 .5 kR71 5 kR81 5 kR91 5 kR 1 00 .0 2 kX1Y2C13U 4 : A4 0 6 6X11Y10C12U 4 : B4 0 6 6X4Y3C5U 4 : C4 0 6 6Q1NP NQ2NP NQ3NP NL S 1S P E A K E RR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U15 5 5R11 0 kCL K14E13MR15CO12Q03Q12Q24Q37Q410Q51Q65Q76Q89Q911U24 0 1 7+ 1 2 vC33 3 u fC64 7 0 u fC51 0 0 u fC71 0 u fC81 0 u fC91 0 u fD3DI O DED4DI O DED5DI O DED6DI O DED7DI O DED8DI O DED9DI O DED 1 0DI O DED 1 1DI O DED 1 2DI O DED 1 4DI O DED 1 5DI O DED 1 3DI O DED 1 6L E D R E DD 1 9L E D G RE E ND 2 1L E D G RE E N+ 1 2 VD 1 8L E D G RE E N D 2 0L E D Y E L L O WD1L E D R E DD2L E D R E DD 1 7L E D R E DC21 0 u f+ 1 2 V76%R V 11 0 0 kR34 .7 K12%R V 21 4 k 图 26 小型电子声光礼花器设计的原理图 小型光电子声光礼花器的工作原理： 采用该电路制作装置，由模拟礼花色彩的发光电路和模拟礼花爆炸声的发声电路两个部分组成。 图中 IC1 为时基集成电路 555，由它构成方波发生器，发出的方波振荡信号分二路送出。 一路送至十进制集成电路计数器 IC3（ CD4017）作为触发信号，使其进行计数。 每次计数的结果（ CD4017 的Q0～ Q6 之一为 “1”时），分别由二极管 D1～ D12 传输到相应的集成电双向模拟开关 CD4066 的控制 端，可使三个 CD4066（ 1）、（ 2）、（ 3）或单独或组合导通。 这样 IC1 的方波信号就可以通过模拟开关驱动相应的三极管T1～ T3 饱和导通，点亮相应的发光二极管 LED1～ LED3。 方波振荡信号驱动三极管时，要先经过一个由电阻 Rb 和电容 Cb 组成的微分电路，根据微分电路的特点，后接的三极管是在方波上升沿开始后导 哈尔滨工业毕业设计（论文） 13 通，然后 Vb 点的电压按指数规律率减至 0，因此三极管驱动的 LED 也有一个从突然点亮而渐暗的短暂过程，这个过程的长短可由 Rb 和 Cb 的数值（时间常数）来调整。 CD4017 计数器的输出与 CD4066 模拟开关的接通状态即发光二极管LED 的点亮情况由附表所示。 当 CD4017 的 Q7 端为 “1”时，计数器复位。 随着 555 集成电路 IC1 的振荡信号不断产生，图（ 27）所列现象循环出现，发光二极管发出的 7 种色彩（单色或三基色合成色）也循环不断，并且每种光色的点亮过程会有一种类似烟花闪烁后迅速熄灭的感觉。 三极管 T T T3 都是由 RC 微分电路驱动的，如果将三极管 T1 改为 RC 积分电路（ R 与 C 在电路中的位置互换）驱动则可使红 LED 在点燃时间上有一个后延，如此当两个以上 LED 都点亮时就会产生时序上的差异，产生动画般的层次感。 另一路模拟燃放礼花的声音由时基集成电路555IC2 来完成，该电路同样也是一个振荡器，不过，其复位端 4 脚所接的电位器是由 IC1 输出的方波信号经过 R1 和 C1 组成的微分电路后产生的即从方波上升沿起及之后的一段时间内， IC2 的 4 脚才能保持高电平 “1”，并使其工作，所产生的振荡信号直接驱动扬声器和三极管驱动的 LED 点亮同步，发出类似礼花爆炸的声响。 哈尔滨工业毕业设计（论文） 14 表 27 发光二极管循环列表 ： CD4017 输出 CD4066 发光二极管 Q0 CD4066(1) 红 、绿 LED Q1 CD4066(2) 绿 、 黄 LED Q2 CD4066(3) 红 、绿 LED Q3 CD4066(1)、 (2) 红、 绿 、绿、黄 LED Q4 CD4066(1)、 (3) 红、 绿 、 红 、绿 LED Q5 CD4066(2)、 (3) 绿 、 黄 、 红 、绿 LED Q6 CD4066(1)、 (2)、（ 3） 红、 绿 、 红 、 黄 LED 本章小结 本章主要介绍了课题的技术指标，画出了系统方框图，对各部分电路的功能进行了详细的介绍，在整体的方案设计上做出了详细的讲解，把整体的电路主要分成 四 部分： 555 时基集成电路，发光部分电路，发声部分电路，并对他们各部分进行了更加详细地介绍。 最后介绍了本课题的核心内容：小型光电子声光礼花器的工作原理，并给出了整体的工作原理图。 哈尔滨工业毕业设计（论文） 15 第 3 章 电路的仿真及结果 Proteus 仿真软件 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真软件 )，从原理图布图、代码调试到 单片机 与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。 是目前世界上唯一将 电路仿真 软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。 在编译方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多种 编译器。 Proteus 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。 它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。 它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。 虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。 功能特点： Proteus 软件 具有其它 EDA 工具软件 （例： multisim）的功能。 这些功能是：原理布图； PCB 自动或人工布线； SPICE 电路仿真。 革命性的特点 1．互动的 电路仿真 用户甚至可以实时采用诸如 RAM， ROM，键盘，马达， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。 2．仿真处理器及其外围电路，可以仿真 51 系列、 AVR、 PIC、 ARM、等常用主流单片机。 还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。 配合 系统配置 的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus 建立了完备的电子设计开发环境。 功能模块：丰富的器件库：超过 27000 种元器件，可方便地创建新元件；智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件 ；智能化的连线 哈尔滨工业毕业设计（论文） 16 功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；支持 总线结构 ：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的 BMP 图纸，可以方便地供 WORD、POWERPOINT 等多种文档使用。 电路仿真：在 PROTEUS 绘制好原理图后，调入已编译好的 目标代码 文件： *.HEX，可以在 PROTEUS 的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。 PROTEUS 是单片机课堂教学的先进助手。 PROTEUS 不仅可将许多 单片机实例 功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。 前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。 它的元器件、连接线路等却和传统的 单片机 实验硬件高度对应。 这在相当程度上替代了传统的 单片机 实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、 软件调试 、运行结果等。 课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。 由于 PROTEUS 提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活 性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的 虚拟仪器 、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台。 随着科技的发展， “计算机仿真技术 ”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。 它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。 可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。 相信在单片机开发应用中PROTEUS 也能茯得愈来愈广泛的应用。 使用 Proteus 软件 进行单片机 系统仿真 设计，是 虚拟仿真技术 和 计算机多媒体技术 相结合的综合运用，有利于培养学生的电路设计能力及 仿真软件 的操作能力；在 单片机课程设计 和全国大学生电子设计竞赛中，我们使用 Proteus 开发环境 对学生进行培训，在不需要硬 件投入的条件下，学生普遍反映，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。 实践证明，在使用 Proteus 进行 系统仿真 开发成功之后再进行实际制作，能极大提高 单片机 系统设计效率。 因此， Proteus 哈尔滨工业毕业设计（论文） 17 有较高的推广利用价值。 目前 Proteus 的最新版为 ,ARM cortex 处理器被增加， 在 中已经增加 DSP 系列（ TMS320）。 小型电子声光礼花器的 Proteus 仿真结果 根据原理图通过 proteus 仿真软件连接电路进行了仿真，连接好电路点击开始按钮整个电路正常工作，模拟礼花色彩的发光电路和模拟礼花爆炸声的发声电路同时工作。 发光部分电路中的发光二极管发出的 7 种色彩（单色或三基色合成色）也循环不断，并且每种光色的点亮过程会有一种类似烟花闪烁后迅速熄灭的感觉；发声部分电路中扬声器发出的声 音和三极管驱动的发光二极管 LED 点亮同步，发出类似礼花爆炸的声响。 根据课题的技术指标要求模拟礼花色彩的燃放声音要有 秒的停顿 将 错误。