【文章內(nèi)容簡介】 位端 4 腳所接的電位器是由 IC1 輸出的方波信號經(jīng)過一個微分電路后產(chǎn)生的即從方波上升沿起及之后的一段時間內(nèi)， IC2 的 4 腳才能保持高電平 “1”，并使其工作，所產(chǎn)生的振蕩信號直接驅(qū)動揚聲器和三極管驅(qū)動的 LED 點亮同步，發(fā)出類似禮花爆炸的聲響。 揚聲器的工作原理： 揚聲器 在音響設(shè)備中是一個最薄弱的器件，而對于音響效果而言，它又是一個最重要的部件。揚聲器的種類繁多，而且價格相差很大。 音頻 電能通過 電磁 ，壓電或 靜電效應(yīng) ，使其 紙盆 或膜片振動并與周圍的 空氣 產(chǎn)生共振（共 哈爾濱工業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 鳴）而發(fā)出聲音。按換能機理和結(jié)構(gòu)分動圈式（電動式）、電容式（ 靜電 式）、壓電式（晶體或陶瓷）、電磁式（壓簧式）、電 離子 式和氣動式揚聲器等， 電動式揚聲器 具有電聲性能好、結(jié)構(gòu)牢固、成本低等優(yōu)點，應(yīng)用廣泛；按聲輻射材料分紙盆式、號筒式、膜片式 揚聲器；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 專用、電視機專用、普通和高保真揚聲器等；按音圈 阻抗 分低阻抗和高阻抗；按效果分直輻和環(huán)境聲等。揚聲器分為 內(nèi)置揚聲器 和外置揚聲器，而外置揚聲器即一般所指的 音箱 。內(nèi)置揚聲器是指 MP4 播放器 具有內(nèi)置的喇叭，這樣用戶不僅可以通過 耳機 插孔還可以通過內(nèi)置揚聲器來收聽 MP4 播放器發(fā)出的聲音。具有內(nèi)置揚聲器的 MP4 播放器，可以不用外接音箱，也可以避免了長時間配帶耳機所帶來的不便。 小型電子聲光禮花器的工作原理及原理圖 基于小型電子 聲光禮花器設(shè)計的原理圖如下圖 26 所示。 哈爾濱工業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 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 圖 26 小型電子聲光禮花器設(shè)計的原理圖 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)聲電路兩個部分組成。圖中 IC1 為時基集成電路 555，由它構(gòu)成方波發(fā)生器，發(fā)出的方波振蕩信號分二路送出。一路送至十進制集成電路計數(shù)器 IC3（ CD4017）作為觸發(fā)信號，使其進行計數(shù)。每次計數(shù)的結(jié)果（ CD4017 的Q0～ Q6 之一為 “1”時），分別由二極管 D1～ D12 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 CD4066（ 1）、（ 2）、（ 3）或單獨或組合導(dǎo)通。這樣 IC1 的方波信號就可以通過模擬開關(guān)驅(qū)動相應(yīng)的三極管T1～ T3 飽和導(dǎo)通，點亮相應(yīng)的發(fā)光二極管 LED1～ LED3。 方波振蕩信號驅(qū)動三極管時，要先經(jīng)過一個由電阻 Rb 和電容 Cb 組成的微分電路，根據(jù)微分電路的特點，后接的三極管是在方波上升沿開始后導(dǎo) 哈爾濱工業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 通，然后 Vb 點的電壓按指數(shù)規(guī)律率減至 0，因此三極管驅(qū)動的 LED 也有一個從突然點亮而漸暗的短暫過程，這個過程的長短可由 Rb 和 Cb 的數(shù)值（時間常數(shù)）來調(diào)整。 CD4017 計數(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 的點亮情況由附表所示。當(dāng) CD4017 的 Q7 端為 “1”時，計數(shù)器復(fù)位。隨著 555 集成電路 IC1 的振蕩信號不斷產(chǎn)生，圖（ 27）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，并且每種光色的點亮過程會有一種類似煙花閃爍后迅速熄滅的感覺。 三極管 T T T3 都是由 RC 微分電路驅(qū)動的，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)動則可使紅 LED 在點燃時間上有一個后延，如此當(dāng)兩個以上 LED 都點亮?xí)r就會產(chǎn)生時序上的差異，產(chǎn)生動畫般的層次感。另一路模擬燃放禮花的聲音由時基集成電路555IC2 來完成，該電路同樣也是一個振蕩器，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)生的振蕩信號直接驅(qū)動揚聲器和三極管驅(qū)動的 LED 點亮同步，發(fā)出類似禮花爆炸的聲響。 哈爾濱工業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 表 27 發(fā)光二極管循環(huán)列表 ： CD4017 輸出 CD4066 發(fā)光二極管 Q0 CD4066(1) 紅 、綠 LED Q1 CD4066(2) 綠 、 黃 LED Q2 CD4066(3) 紅 、綠 LED Q3 CD4066(1)、 (2) 紅、 綠 、綠、黃 LED Q4 CD4066(1)、 (3) 紅、 綠 、 紅 、綠 LED Q5 CD4066(2)、 (3) 綠 、 黃 、 紅 、綠 LED Q6 CD4066(1)、 (2)、（ 3） 紅、 綠 、 紅 、 黃 LED 本章小結(jié) 本章主要介紹了課題的技術(shù)指標，畫出了系統(tǒng)方框圖，對各部分電路的功能進行了詳細的介紹，在整體的方案設(shè)計上做出了詳細的講解，把整體的電路主要分成 四 部分： 555 時基集成電路，發(fā)光部分電路，發(fā)聲部分電路，并對他們各部分進行了更加詳細地介紹。最后介紹了本課題的核心內(nèi)容：小型光電子聲光禮花器的工作原理，并給出了整體的工作原理圖。 哈爾濱工業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 第 3 章 電路的仿真及結(jié)果 Proteus 仿真軟件 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到 單片機 與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將 電路仿真 軟件、 PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型 。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種 編譯器 。 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 功能特點： Proteus 軟件 具有其它 EDA 工具軟件 （例： multisim）的功能。這些功能是：原理布圖； PCB 自動或人工布線； SPICE 電路仿真。革命性的特點 1．互動的 電路仿真 用戶甚至可以實時采用諸如 RAM， ROM，鍵盤，馬達， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。 2．仿真處理器及其外圍電路，可以仿真 51 系列、 AVR、 PIC、 ARM、等常用主流單片機 。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合 系統(tǒng)配置 的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus 建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境。 功能模塊：豐富的器件庫：超過 27000 種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件 ；智能化的連線 哈爾濱工業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 功能：自動連線功能使連接導(dǎo)線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；支持 總線結(jié)構(gòu) ：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計簡明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的 BMP 圖紙，可以方便地供 WORD、POWERPOINT 等多種文檔使用。 電路仿真：在 PROTEUS 繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的 目標代碼 文件： *.HEX，可以在 PROTEUS 的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。 PROTEUS 是單片機課堂教學(xué)的先進助手。 PROTEUS 不僅可將許多 單片機實例 功能形象化，也可將許多單片機實例運行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實物演示實驗的效果，后者則是實物演示實驗難以達到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的 單片機 實驗硬件高度對應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的 單片機 實驗教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、 軟件調(diào)試 、運行結(jié)果等。課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生走向就業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)。由于 PROTEUS 提供了實驗室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設(shè)計的靈活 性、提供了實驗室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的 虛擬儀器 、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實踐精神、創(chuàng)造精神的平臺。隨著科技的發(fā)展， “計算機仿真技術(shù) ”已成為許多設(shè)計部門重要的前期設(shè)計手段。它具有設(shè)計靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點?？墒乖O(shè)計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險。相信在單片機開發(fā)應(yīng)用中PROTEUS 也能茯得愈來愈廣泛的應(yīng)用。使用 Proteus 軟件 進行單片機 系統(tǒng)仿真 設(shè)計，是 虛擬仿真技術(shù) 和 計算機多媒體技術(shù) 相結(jié)合的綜合運用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計能力及 仿真軟件 的操作能力；在 單片機課程設(shè)計 和全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽中，我們使用 Proteus 開發(fā)環(huán)境 對學(xué)生進行培訓(xùn)，在不需要硬 件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對單片機的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書本知識更容易接受，更容易提高。實踐證明，在使用 Proteus 進行 系統(tǒng)仿真 開發(fā)成功之后再進行實際制作，能極大提高 單片機 系統(tǒng)設(shè)計效率。因此， Proteus 哈爾濱工業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 有較高的推廣利用價值。目前 Proteus 的最新版為 ,ARM cortex 處理器被增加， 在 中已經(jīng)增加 DSP 系列（ TMS320）。 小型電子聲光禮花器的 Proteus 仿真結(jié)果 根據(jù)原理圖通過 proteus 仿真軟件連接電路進行了仿真，連接好電路點擊開始按鈕整個電路正常工作，模擬禮花色彩的發(fā)光電路和模擬禮花爆炸聲的發(fā)聲電路同時工作。發(fā)光部分電路中的發(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，并且每種光色的點亮過程會有一種類似煙花閃爍后迅速熄滅的感覺；發(fā)聲部分電路中揚聲器發(fā)出的聲 音和三極管驅(qū)動的發(fā)光二極管 LED 點亮同步，發(fā)出類似禮花爆炸的聲響。 根據(jù)課題的技術(shù)指標要求模擬禮花色彩的燃放聲音要有 秒的停頓 將 錯誤