三色光交替流水闪光音乐树电路

1、电子产品创作设计报告题目：三色光交替流水闪光音乐树电路学院：电子工程学院专业：电子信息工程班级：021112 成员： 柴磊（02111100） 邓成军（02111112） 戴超（02111117） 旦曾晋美（02111121）西安电子科技大学2013年10月29日摘要节假日或喜庆日时，人们通常会在树木的树枝、大门的帘和假山石的表面等周围环境装饰一些闪光灯、剪纸等用于装饰的物品，来烘托节日的喜庆。在这个时候我们便能采用三色光交替流水闪光音乐树电路。它能形成黄、红、绿三色光的流水式的闪光，形成多种发光图案，同时还会发出优美的多首歌曲，声光相伴，使节日的喜庆更加热烈。该电路由弛张振荡器、二级十进制计

2、数器/脉冲分配器、发光管阵列电路、乐曲发生电路等组成。弛张振荡器用于产生脉冲信号，加载到由发光管阵列电路和二进制计数器所组成的电路上，使得发光二极管以流水的形式闪光，从而形成多种发光图案。而由第二个二级十进制计数器所产生的进位信号则加载到了音乐芯片的脉冲输入端，从而实现音乐发声电路的变换歌曲的功能。关键词 装饰 三色光交替流水闪光音乐树电路 弛张振荡器 CD4017目录摘要 ··················

3、83;····································2目录 ·············

4、;··········································3第一章 概述······

5、3;··········································4 1.1 引言 1.2 LED发光二极管原理及分类 1.3三色光交替流水闪光音乐树电路电路

6、图及设计分析第二章 电路设计指标与各模块功能分析·························7 2.1 电路设计指标（要求） 2.2 模块功能介绍系统框图第三章 电路总体设计··············&

7、#183;··························83.1电路设计原理3.2 选用的原器件 3.3 主要元器件简介第四章 总结与心得体会················

8、·······················12第一章 概述1.1 引言LED作为一种新型的绿色光源产品，逐渐成为未来的一种发展趋势，同时，二十一世纪，别将在LED的带领下，我们世界进入新型的照明光源时代。那么，LED在我们未来生活中又能够应用于哪些方面呢？首先，LED照明必将应用于我们日常生活中必不可少的照明。1.便携灯具：未来，手电筒、头灯、矿工灯、潜水灯等，我

9、们都能够看到LED的应用。2.特殊照明，主要包括，太阳能路灯、太阳能庭院灯、水底灯等。由于LED本身的尺寸不大，因此，它便于动态的颜色和亮度的控制，十分适合照明装饰照明。3.汽车用灯。包括，刹车灯、倒车灯、转向灯等等。4.普通照明。各种通用照明灯具，和照明光源都能够应用LED灯。5.背光照明。普通电子设备功能显示背光源、大尺寸超大尺寸LCD显示器背光源、笔记本电脑背光源等，LED作为手机显示的背光源是LED应用最广泛的领域。6.投影光源:投影仪用RGB光源。以上是LED应用最为广泛的领域，当然LED在以下领域，也得到了很广泛应用。比如显示领域应用。指示牌，广告牌，大屏幕显示等，LED的应用比率

10、约占20%-25%之间，其显示屏幕也有单色和彩色之分；信号指示应用。这是LED照明应用的比较早的领域，目前约占了LED应用市场的4%左右。LED作为第四代的照明光源和绿色光源，它节能、环保、使用寿命长、体积小、多变幻。这么多优点的它得到了欧美等发达国家的大力发展，技术的发展导致成本的降低，终将让物美价廉的LED照明进入千家万户，造福人类社会。三色光交替流水闪光音乐树电路则属于上述的特殊照明应用领域，它可以被用作装饰用的彩灯装饰在树木树枝，房屋，假山等，尤其实在节日或喜庆日的时候，它能更好的烘托出节日的喜庆氛围。1.2 LED发光二极管原理及分类原理：它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能

11、。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：R=（EUF）/IF式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流1。

12、分类：发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光发光二极管二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。LED的控制模式有恒流和恒压两种，有多种调光方式，比如模拟调光和PWM调光，大多数的LED都采用的是恒流控制，这样可以保持LED电流的稳定，不易受VF的变化，可以延长LED灯具的使用寿命。普通单色发光二极管普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件，使用时需串接合适的限流电阻。普通单色发光二极管的发光

13、颜色与发光的波长有关，而发光的波长又取决于制发光二极管造发光二极管所用的半导体材料。红色发光二极管的波长一般为650700nm，琥珀色发光二极管的波长一般为630650 nm ，橙色发光二极管的波长一般为610630 nm左右，黄色发光二极管的波长一般为585 nm左右，绿色发光二极管的波长一般为555570 nm。 常用的国产普通单色发光二极管有BT（厂标型号）系列、FG（部标型号）系列和2EF系列，见表4-26、表4-27和表4-28。常用的进口普通单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。高亮度单色发光二极管高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管使用的半导体材料与普通单色发光二极管

14、不同，所以发光的强度也不同。通常，高亮度单色发光二极管使用砷铝化镓（GaAlAs）等材料，超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓（GaAsInP）等材料，而普通单色发光二极管使用磷化镓（GaP）或磷砷化镓（GaAsP）等材料。变色发光二极管变色发光二极管是能变换发光颜色的发光二极管。变色发光二极管发光颜色种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色（有红、蓝、绿、白四种颜色）发光二极管。变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管。常用的双色发光二极管有2EF系列和TB系列，常用的三色发光二极管有2EF302、2EF312、2EF

15、322等型号。闪烁发光二极管闪烁发光二极管（BTS）是一种由CMOS集成电路和发光二极管组成的特殊发光器件，可用于报警指示及欠压、超压指示。闪烁发光二极管在使用时，无须外接其它元件，只要在其引脚两端加上适当的直流工作电压（5V）即可闪烁发光。电压控制型发光二极管普通发光二极管属于电流控制型器件，在使用时需串接适当阻值的限流电阻。电压控制型发光二极管（BTV）是将发光二极管和限流电阻集成制作为一体，使用时可直接并接在电源两端。使普通红光发光二极管电压可以工作在3伏10伏如YX503URC，YX304URC,YX503BRC电压型LED发光二极管,为工程技术开发人员提供更大的选择。红外发光二极管红

16、外发光二极管也称红外线发射二极管，它是可以将电能直接转换成红外光（不可见光）并能辐射出去的发光器件，主要应用于各种光控及遥控发射电路中。红外发光二极管的结构、原理与普通发光二极管相近，只是使用的半导体材料不同。红外发光二极管通常使用砷化镓（GaAs）、砷铝化镓（GaAlAs）等材料，采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。常用的红外发光二极管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等。三色光交替流水闪光音乐树电路主要采用普通单色发光二极管中的和变色发光二极管中的双色发光二极管。1.3三色光交替流水闪光音乐树电路电路图及设计分析如上图，从左至右，电路被设计为3个部分，依次

17、为弛张振荡器电路，发光管阵列电路，乐曲发生电路。用12V的电压源为这3部分电路供电，电路之间的联系取决于弛张振荡器产生的脉冲信号。第二章 电路设计指标与各模块功能分析2.1 电路设计指标（要求）1.由单节晶体管BT33、电阻和电容所组成的弛张振荡器，在BT33的B1端可以稳定的产生一定频率的脉冲信号。2.在BT33输出的脉冲作用下，第一块CD4017及IC1的Q0Q9端能依次呈现高电平，使与其各端相连的LED1LED10及双色发光二极管LED11LED15依次发出黄红黄、绿······三色光。它们在时钟脉冲作用下，发光序列循环往返。3

18、.第二块CD4017以第一块CD4017的进位脉冲为时钟CP，使得IC2的Q0Q9依次出现高电平，并使相接的LED16LED26和双色发光管LED27LED31依次发出棕、红棕绿······三色光。但要满足IC2的发光序列的周期是IC1的发光序列周期的10倍。4.CD4017的工作电压不能低于9V，HFC481的工作电压为3V。5.以IC2的进为脉冲作为音乐集成电路的时钟脉冲，要求采用顺序时序触发方式，没接受一次时钟CP，音乐芯片换奏一首曲目。2.2 模块功能介绍系统框图第三章 电路总体设计3.1电路设计原理由BT33等器件组成的弛张

19、震荡器电路为记数电路IC1产生所需要的时钟。在时钟脉冲信号的作用下，IC1的Q0Q9端会依次呈现高电平，从而使与之相接的LED灯以流水的形式点亮。当IC1记数记满时会产生一个进为脉冲信号，该信号作为IC2的时钟CP，使得IC2完成与IC1相同的功能。同样，当IC2记数记满时，也会产生一个进位脉冲，将此脉冲接到音乐芯片的脉冲输出端后，乐曲发生电路便会在脉冲信号的作用下实现歌曲的变换。3.2选用的原器件原器件名称型号参数数量二级十进制计数器CD4017BE2电阻RTX-1/8W型碳膜电阻器15010电阻RTX-1/8W型碳膜电阻器680K1电阻RTX-1/8W型碳膜电阻器2001电阻RTX-1/8

20、W型碳膜电阻器7501电阻RTX-1/8W型碳膜电阻器5601电容CA型全密封钽电解电容器2.2F1LED发光二极管FG362106/FG361285mm40单节晶体管BT331音乐芯片LX93001稳压二极管2CW51三极管小功率管90131三极管小功率管80501扬声器813.3主要原器件简介CD4017a.简要说明CD4017 是5 位Johnson 计数器，具有10 个译码输出端，CP、CR、INH 输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH 为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR 为高电平时，计数器清零。John

21、son 计数器，提供了快速操作、2 输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10 个时钟输入周期CO 信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。CD4017 提供了16 引线多层陶瓷双列直插(D)、熔封陶瓷双列直插(J)、塑料双列直插(P)和陶瓷片状载体(C)4 种封装形式。b.工作条件电源电压范围：3V-15V 输入电压范围：0V-VDD工作温度范围M 类：55-125E 类：40-85c.极限值电源电压：-0.5V-18V 输入电压：-0.5V-VDD 十0.5V输入电流：±10mA贮存温度：

22、-65-150d功能符号引出端功能符号：CO：进位脉冲输出 CD4017引脚图 CP：时钟输入端CR：清除端INH：禁止端Q0-Q9 计数脉冲输出端VDD：正电源VSS：地e真值表输入输出CPINHCRQ0Q9CO××HQ0计数脉冲为Q0Q4时：CO=H计数脉冲为Q5Q9时：CO=LLL计数HLL×L保持×HL×L×LLX9300LX9300的组成LX9300由以下几个部分组成：逻辑控制电路、振荡器、地址计数器、音符节拍存贮器（ROM）、音阶发生器、输出驱动器。它的工作原理为：振荡电路产生的信号供各个电路使用；控制电路从存储器中读出代

23、码，根据代码来控制节拍器和音调器协调工作，产生相应的音乐输出。音乐芯片LX9300电路图一般就一个三极管和一个喇叭LX9300的烧写音乐是烧写在芯片的ROM里的，具体原理应该是将内部多个微小的电路烧断达到存储的目的的，芯片是通过很细的金属丝或接触接到电路板上的，所谓黑黑的东西只是固定密封用的。 集成度高低并不能从外形来判断，现在的集成电路都到微米纳米级了，形象的说就是一个电阻可以做成几微米的大小。LX9300是常用的门铃音乐芯片接线方法:A脚接电源正极和一个喇叭接口（如果喇叭有极性，要接正极），B脚接喇叭的另一个引脚（有极性的喇叭接负极），C脚接电源负极。3v电源就可以响了。注意焊接时烙铁需断电焊。音乐芯片的种类除了LX9300市场上的音乐芯片还有很多，种类也不同，根据音乐输出的特点我们将音乐电路分为以下几类：单曲、复音、音乐带闪灯、唱歌;它们主要应用在做死的音乐播放器上，如生日贺卡芯片是单曲芯片。按是否可录分可录和不可录，可录芯片是可以通过电路把人的声音录到芯片上，然后通过电路播放出来。如音乐玩具盒和留声机都是用可录芯片做成的。按封装形式有COB黑膏软封装和三极管封装形式。音乐集成电路一般采用“软封装”，也有的使用双列直插和单列直插封装，