姜福裕声控电子生日蜡烛方案设计书

1、成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）论文题目：电子生日蜡烛的设计教学点：重庆科创职业学院指导老师：焦键职称：讲师学生姓名：姜福裕学号:2006301877专业：机电一体化成都电子机械高等专科学校成教院制成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）任务书题目：电子生日蜡烛的设计任务与要求：此处要填写时间： 年 月 日至丄月_ 日共周教学点：重庆科创职业学院学生姓名： 姜福裕 学 号：2009497846专业：机电一体化指导单位或教研室: 指导教师：黄武凯 职称成都电子机械高等专科学校成教院制毕业设计（论文）进度计划表日期工作内容执行情况指导教师 签字4月15日至4月20日准备良好*确

2、疋课题，搜集参考资料完成设计初稿，查找设计漏 洞，复查设计缺陷确定课 题，搜集参考资料。复查完，找出缺陷，和辅导 老师共同探讨，指导老师纠 正再次修改，设计复查。教师对进 度计划实 施情况总评签名年 月日本表作评定学生平时成绩的依据之一。摘要本文介绍的电子生日蜡烛，它采用火柴引燃“烛芯”，使“蜡烛”点亮；吹 灭烛光时只需用嘴对准“蜡烛”吹一口气即可，与平常人们的习惯完全吻合。另 外它还能在点亮“蜡烛”后自动播出一首“祝你生日快乐”的音乐来，不仅方便,而且还能营造美好的生日气氛,增添浪漫和谐的情趣。关键词：电子 音乐the ca ndle light; Blow out on ly whe n

3、the can die on with the mouth ca ndles huff can, and com mon peoples habits perfectly. In additi on it still can light up in candles broadcast after a happy birthday to you to the music, go to the lavatory not only, and still can create a better atmosphere birthday, add romance the appeal of the har

4、m onio us.AbstractThis paper introduces electronic birthday candle, itUSES the match ignited wicks,Key words : electronic music目录前言1第一章 声控电子生日蜡烛的概述 2第一节产品的介绍2第二节工作原理2第三节动手实践2第四节注意事项2第五节所需元器件3第二章PR0TEL9简介4第一节ROTEL99勺发展与演变4第二节ROTEL99勺特点4第三节电路板的基本步骤4第三章电路原理图的绘制与设计5第一节电路原理图设计步骤6第二节网络表格的生成6第四章 电路板的设计与绘制

5、9第一节 电路板的布线流程 10第二节 电路的焊接 10第五章演奏器的原理与设计11第一节 演奏器原理 12第二节程序12总结16谢词17参考文献1821世纪是一个变幻莫测的世纪，是一个催人奋进的时代科学技术的飞速发 展,知识更新日新月异希望,困惑,机遇,挑战,随时随地都有可能出现在每一个 社会成员的生活之中抓住机遇,寻求发展,迎接挑战，适应变化的制胜法宝就是 学习一门科学技术随着IT信息时代的到来，也带动了电子产业高速的发展。目前,电子信息技术已成为我国国民经济不可或缺的支柱产业的一部分 ，电 子信息在社会的应用和普及率已被国际社会作为衡量一个国家智能化 ，数字化, 网络化的重要标志。高中毕

6、业我选择了湖南信息学院应用 电子专业,通过近两年的专业课程的学 习,我掌握了现代电子技术的基本理论和知识，对最前沿的电子科学技术也有了 一定的了解，并从中获得的学习的乐趣。在即将毕业之即我选择了谭立新老师的电子生日蜡烛作为我的毕业设计， 也是作为我近两年来学习的一个总结。第一章 电子生日蜡烛的概述第一节产品介绍这是一个模拟真实蜡烛的实验产品，用火点亮，用嘴吹灭。点亮时同时播放“祝你生日快乐”乐曲，吹灭时乐曲停止播放。它能为你的生日增添喜庆气氛。1.2工作原理：如上图所示。用热敏电阻 Rt和微型MIC（驻极体话筒）做灯芯（实现火点 亮嘴吹灭），数只LED围绕在灯芯周围，点亮时即是烛光。其工作原理

7、简述如下：1.2.1. 用火点亮Q3 Q4组成双稳触发电路,当用火给热敏电阻Rt加温时, 其阻值迅速减小,Q4集电极电压降低-Q3基极电压降低-Q3集电极电压升高 -Q4基极电压也升高-Q4集电极电压进一步降低电路发生翻转，Q3截止,Q4饱 和,Q4集电极输出低电平使Q5饱和导通丄ED得电发光，同时音乐IC也得电开始 演奏祝你生日快乐乐曲。1.2.2. 用嘴吹灭 当嘴对着MIC吹气时,MIC感应出的电信号经Q1Q2放大后， 由二极管D1整流为正脉冲加至Q3基极,Q3基极电压升高-Q3集电极电压降低 -Q4基极电压也降低-Q4集电极电压升高-Q4基极电压进一步升高,双稳电路 再一次发生翻转,Q3

8、饱和,Q4截止,Q4集电极输出高电平使Q5截止丄ED断电熄灭, 音乐IC也断电停止播放音乐。1.3动手实践：按上图插接好元件.本电路所用元件较前面电路稍多，故连接完成后要仔细检查,确认无误后,接入电源,用打火机烧烤Rt,LED应能点亮同时音乐IC开始工 作扬声器有乐曲播出,然后嘴对MIC吹气,LED和音乐IC能断电。1.4注意事项1.4.1.热敏电阻Rt不能进行直接烧烤，应在其上缠绕金属丝。1.4.2. 音乐IC的接发，供电端与触发端接于 Q5集电极。1.5所需元器件1.5.1 .微型话筒一个。1.5.2.10K 电阻3个，1M电阻一个，1K电阻2个，100K电阻2个电容一个，电解电容10UP

9、一个。1.5.4. NPN三极管4个，PNPE极管一个。1.5.5. 整流二极管一个，发光二极管一个。1.5.6. 热敏电阻一个。1.5.7 .微型扬声器一个。1.5.8.祝你生日快乐音乐IC 一个。第二章PROTEL 99简介2.1 PROTEL99的发展与演变随着现在科学日新月异地发展，现代电子工业也取得了长足的进步， 大规 模、超大规模集成电路的使用使印制电路版的走线愈加精密和复杂。 在这种情况 下，传统的手工方式设计和制作印制电路版已显得越来越难以适应形势了。幸运的是电子计算机的飞速发展有效地解决了这个问题，精明的软件厂商 针对广大电子界人士的需求及时推出了自己的电子线路CAD（计算机

10、辅助设计）软件。这些软件有一些共同的特征：它们能够协助用户完成电子产品路线的设计 工作，比较完善的电子线路CAD软件至少具有自动布线的功能，更完善的还应有 自动布局、逻辑检测、逻辑模拟等功能。PROTEL9就是这类软件中杰出代表。PROTE软件的良好信誉以及PROTEL9的卓越表现使之很快成为众多 EDA 用户的首选软件。2.2 PROTEL 99 的特点Protel 99 主要由两大部分组成：原理图系统（schematic 99）。它主要用于电路原理图的设计为印制电路板 的设计打好基础。印制电路板设计系统（PCB 99。它主要用于印制电路板的设计，产生 最终的PCB文件，直接联系到印制电路板

11、的生产。2.3电路板设计的基本步骤一般而言，印制电路板设计最基本的完整过程大体可分为3个步骤。原理图的设计原理图的设计主要是利用 protel99的原理图设计系（advancedschematic） 绘制一张电路原理图。设计者应充分利用 protel99所提供的强大而完善的原理图绘图工具、测试工具、模拟仿真工具和各种编辑功能，来实现其目的，最终获 得一张正确、精美的电路原理图，以便为接下来的工作做好准产生网路表网路表是电路原理图设计（sch）和印制电路板设计（pcb）之间的桥梁和纽 带，它是印制电路板设计中自动布线的基础和灵魂。 网路表可以由电路电路原理 图生成，也可以从已有的印制电路板文件中

12、提取。印制电路板的设计印制电路板的设计主要是针对 protel99的另外一个强大的设计系统一印制 电路板设计系统pcb而言的。设计者可以充分利用 protel99所提供的无可比拟 的强大的pcb功能来实现印制电路板的设计工作。简而言之，电路板设计过程首先是绘制电路原理图，然后由电路原理图文件生产网路表，最后在pcb设计系统中根据网路表完成自动布线工作。也可以根 据电路原理图直接进行手工布线而不必生产网络表。完成布线工作后，可以利用 打印机或绘图仪进行输出打印。除此之外，用户在设计过程中可能还要完成其他 一些工作，例如创建自己的元件库、编辑新元件、生产各种表表等。了解了电路板设计的基本步骤之后，

13、是不是觉得设计一块自己的电路板并不 是一件难事了，事实上要真正设计出一块满足技术要求、功能完善、布局合理且可靠、应用、美观的电路板绝非一朝一夕能做到的。不过没关系，万丈高楼平地 起。好了，现在就让我们正式步入 protel99的神奇世界。第三章电路原理图的绘制在第一章中我们对电子生日蜡烛的产品介绍和他们的工作原理作了讲解， 以 及最后电路的动手安装实践也作了一些阐述，在第二章中我们也对 PR0TEL9设 计软件也作了一些简单的介绍，那么接下来我们将把平面电路图用 PROTE99软 件进行电路原理图的设计与绘制和印制电路板的设计与绘制， 在这一章节中我们只介绍PR0TEL9软件怎么绘制电路原理图

14、，而印制电路板的设计与绘制我们将 在以后的章节中介绍。3.1电子生日蜡烛的电路图如图3.1 :Svs4-S-5-iuT 人2k口901%n2kHOO05图3.1电子生日蜡烛的电路图3.2原理图的设计步骤正 如前面所介绍的，电路原理图的设计是印制电路板设计中的三大步骤的 第一步，也是非常重要的一步。电路原理图设计的好坏直接影响到后面的工作。 首先，原理图 的正确性是最基本的要求，因为在一个错误的基础上所进行的工 作是没有意义的；其次，原理图应该布局合理，这样不尽可以尽量避免工作出错， 也便于读图、便于 查找和纠正错误；最后，在满足正确性和布局合理的前提下 应力求原理图的美观。电路原理图的设计过程

15、可分为以下几个步骤：（1）设置电路图纸参数及有关信息用户根据电路图的复杂程度设置所用图纸的格式、尺寸、方向等参数以及与设计有关的信息，为了以后的设计工作建立一个合适的工作平面。我们在设计的时候设计图纸的大小为 A4,水平放置，工作区颜色为233号色，边框颜色为63 号色。(2) 装入所需要的元件库将包含有用户所需要元件的元件库装入设计系统中，以便用户从中查找和选 定所需要的元器件。我们在设计的时候由于所需的元器件系统都自带， 所以无需 我们再装入。(3) 放置元件将用户选定的元件方置到已建立好的工作平面，并对元件在工作平面位进行 调整，对元件的序号、封装形式、显示状态等进行定义和设置，以便为下

16、一步的 布线工作打好基础。由于原件过多， 这一步骤我们就不在讲述，经过放置和调整 后的原理图如下。(4) 电路图布线该过程实际上是利用PR0TEL9所提供的各种工具、命令进行画图工具，将 事先放置好的元器件用具有电气意义的导线、网络标号等连接起来，使各元件之 间具有用户所设计的电气连接关系。 布线结束后，一张完整的电路图才算是基本 完成。我们把所有的元器件都列出来后就可以根据图纸所提供的效果图进行布 线。(5) 调整、检测和修改在该过程中，用户利用PR0TEL9所提供的各种工具对前面所绘制的原理图 做进一步的调整和修改，以保证原理图的正确和美观。这一步骤我们也不做过多 的描述，可根据需要任意的

17、调整。调整完成后进行电气法则(ERC测试，如有错误侧进行修改，如没有可生成网络表。(6) 补充完善该过程主要是对原理图做一些相应的说明、标注和修饰，以增加可读性和可 视性。(7) 保存和打印输出这部分工作主要是对设计完成的原理图进行保存、包括存盘、打印输出等， 以供在以后的工作中使用。以上就是PR0TEL9软件设计电路原理图的设计步骤，按照上边的步骤我们 就能圆满的设计出一张电路原理图来，这里具体的操作细节就不在详细解说拉，根据以上电路原理图的设计步骤我们设计出的电子生日蜡烛的电路原理图见附录1:这就是我用PR0TEL9软件制作的电子生日蜡烛原理图，其中IC芯片原理图 库中没有这个元件，需要我

18、们自己动手制作。关于音乐 IC芯片我将在后面的附 录中用单片机所学的知识对它进行程序编写使它发声，在后面我们在讲述。第四章 印制电路板的设计与绘制在第三章中我们对电子生日蜡烛的电路原理图进行了设计与绘制，并生成了 印制电路板的设计与绘制所需要的网络表， 在这一章中我们就利用上一章节所生 成的网络表进行绘制电子生日蜡烛的印制电路板。4.1印制电路板的布线流程印制电路板的布线流程，基本上可以划分为以下几个步骤，下面我们具体地 来介绍一下各个步骤。绘制原理图及生成网络表正如第二章中所介绍的，印制电路板设计工作首先是绘制原理图，然后由 原理图生成相应的网络表，而网络表正是印制电路板自动布线的基础和灵魂

19、。网络表在上一章节中我们已经生成了，我们直接调用就可以了。规划电路板在绘制电路板之前，用户必须对所用的电路板进行初步的规划。比如是采 用单面板、双面板还是多层电路板，电路板需要多大的尺寸，采用什么样的连接 器，元件采用什么样的封装形式，是双列直插（DIP）还是其他形式，元件的安 装位置等等。用户千万不要小看这步工作，它直接影响到后续工作的进行。 如果在这里出现问题，很可能会对后面的工作造成很大的麻烦，甚至使设计工作无法继续进行。我们这里所用的是单面板，关于电路板的尺寸我们可以根据自己的需 要任意选择，。启动PROTEL99卩制电路板（pcb）编辑器顾明思义，这步工作就是如何进入 protel9

20、9印制电路板（pcb）臂编辑器 的编辑环境。设置参数启 动编辑器后，用户要对元件的布置参数、板层参数、 布线参数等进行相 应的设置。其中有些参数可以直接采用系统缺省值，有些参数必需根据设计要求进行修改，而 有些参数可以根据用户自己的习惯进行设置。总之，参数的设定 是在满足设计要求的前提下尽量符合设计人员的个人习惯，所以因人而异。装入网络表及元件的封装这一步工作是整个设计工作中一个非常重要的环节。前面已经再三强调， 网络表是自动布线的灵魂，也是原理图编辑软件与印制电路板设计之间的接口和 桥梁。对于每 一个装入的元件还必须有相应的外形即所谓的封装形式，这也是 自动布线中所不能缺少的。对于封装的说明

21、包含在网络表文件中。因此，只有将网络表和元件的封装装入后，才能开始印制电路板的自动布 线工作。布置元件在设定好的电路板的尺寸和外形并装入网络表后，程序会自动装入元件， 并自动将元件布置在电路板的边界内。 尽管程序可以自动根据电路板的外形尺寸 布置各个元件的位置，但是毕竟不可能完全满足设计的要求，因此用户还要对元件的位置进行手工调整，以便顺利地进行下面的布线工作。自动布线与手工调整Protel99的自动布线功能十分强大，只要各种参数设置合理，元件的位 置布置得当，自动布线的成功率几乎是 100%但是，由于算法的限制以及用户 的特殊要求和习惯，自动布线往往也有许多不尽人意的地方，设计人员还必须靠手

22、工进行调整。手工布线中有很多至关重要的窍门，真正掌握了手工布线的技巧才算是 真正学会了印制电路板的设计。印制电路板文件的保存及打印输出完成印制电路板的布线工作后，用户应该及时地将文件进行存盘保存及 打印输出，以备日后使用。以上就是PROTEL9软件设计PCB印制电路板的设计步骤，按照上边的步 骤我们就能圆满的设计出一张 PCB电路图来，这里具体的操作细节就不在详细解 说拉，根据以上电路原理图的设计步骤我们设计出的电子生日蜡烛的电路PCB板。4.2电路的焊接在 组装电路时，先对电路板进行检查，看有无裂痕，连接导线是否开路等， 在插放元件的时候，最好对每个元件进行检测，我们购买的毕竟不是军用元件，

23、有可能存在 一定的误差。在焊接是要注意元件引脚的正确摆放，特别是一些有 级性的元件，防止插错了有可能对电路造成短路，在焊接元件时也要注意，特别是对一些精密度高 的元件应注意电烙铁的温度，最好不要在风扇下面进行操作， 以免风扇影响烙铁的温度，同时要注意焊接技术，不要出现尖角，剪出引脚的时 候，引脚不要留的太 长，避免不必要的干扰。第五章演奏器的原理与设计5.1演奏器原理(1) 片机定时器的定时时间产生不同的频率的音频脉冲，经放大后驱动蜂鸣器发 出不同音节的声音。(2) 软件延时来控制发音时间的长短，控制节拍，表1.2是各调1/4节拍的时间表1.2各调/4节拍的时间曲调值延时时间曲调值延时时间调4

24、/4125ms调2/4250ms调3/4187ms(3) 把乐谱中的音符何相应的节拍变换为定时常数何延时时间常数，作为数据表 格存放在存储器中。由程序查表得到定时常数和延时常数， 分别用来控制定时器 产生的脉冲频率和发出该音频脉冲的持续时间。 表1.3为单片机晶振频率为12MHz是，乐曲中的音符，频率及定时常数之间 的对应表。表1.3音符、频率及定时常数对应关系C调音符频率（Hz）半周期（mS定时值1.2621.90F894H2.2941.70F95CH3.3301.51FA1AH4.3491.43FA6AH5.3921.28FB00H6.4401.14FB8CH7.4941.01FC0EH1

25、5230.95FC4AH25870.85FCAEH36590.76FD08H46980.72FD30H57840.64FD80H68800.57FDC6H79880.51FE02H1、10460.47FE2AH2、11750.42FE5CH3、13180.38FE84H4、13970.36FE98H5、15680.32FEC0H6、17600.28FEE8H7、19670.25FF06H2.歌谱3步骤(1) 先把乐谱的音符找出，然后根据表1.3给出的定时值按乐谱的音符顺序 建立编码表TABLE.定时值为16进制4位数，拆开分为2组，如5对应的定时值为FD80H拆分为 FDH和80H两组。前组装

26、入定时器的高位 TH0,后组装入定时器的低位 TL0。程序 中将进行两次查表来完成一个音符对应的定时器初值装入。(2) 在程序中使用定时器T0方式1来产生歌谱中各音符对应频率的音频脉 冲，P3.4输出，再经三极管将信号放大后驱动蜂鸣器发出不同音节的声音。(3) 程序中节拍的控制是通过调用延时子程序 DELAY勺次数来实现，1拍为 748ms即需要用4次DELAY 3/4拍需要调用3次DELAY 2/4拍需要调用2次 DELAY节拍的控制码在表TABLE中位于音符的后面。如第一行“ DB0FDH,80H,03H,. ”中，0FDH和80H是音符5的音符码，其后边的 03H是节拍 码，即3/4拍的

27、时间。(5)当一个音符的发音时间到时，再查一下音符的定时常数和延时常数。依 此进行下去，就可演奏出悦耳动听的乐曲。5.2程序汇编语言编写的歌曲演奏源程序 FS03.ASM弋码如下:01:org00h;主程序起始地址02:jmpstart;跳至主程序03:orgobh;定时器t0中断入口04:jmpext0;跳转至t0中断子程序05: start:movtmod,#00000001b ;设置t0方式106:movie,#10000010b;允许t0中断07:movdptr,#table;存表首地址08: loop:clra清0;查表09:movea,a+dptr10：movr1,a；定时器高8位

28、存入r111:incdptr；扌曰针加112：clra；清013:movea,a+dptr；查表14:movr0,a;疋时器低8位存入r015:orla,r1；进行或运算16:jzn ext0J全0为休止符17:mova,r018:anla,r1;进行或运算19:cjnea,#Offh, next;全1表示乐曲结束20:jmpstartJ从头开始循环演奏21: next: movth0,r1;装入高位定时值22:movtl0,ro入低位定时值23:setbtr0j启动定时器t024:jmpn ext1;跳转至n ext1处25: nextO:clrtrO关闭定时器，停止发音26： next1:

29、clra清027：incdptr;指针加128：movca,a+dptr;查延时常数29：movr2,a;延时常数存入r230:loopacalldelay;调用延时子程序31：djnzr2,loop1;控制延时次数32：incdptr;指针加133：jmploop;跳转至loop处34： extO:movth0,r1;重装定时值35：movtl0,r036：clpp3.4;反相输出37：retiJ中断子程序返回38： delay:movr7,#0239： d2:movr6,#18740： d3:movr5,#24841：djnzr5,$42:43:44：延时子程序返回45： table:db

30、表46：47：48：49：50：51：52：53：54：55：56：57：58：59：60：61：62：djnzr6,d3djnzr7,d2ret0fdh,80h,03h,0fdh,80h,01hdb0fdh,0c6h,04h,0fdh,80,04hdb0feh,2ah,04h,0feh,02h,04hdb00h,00h,04hdb0fdh,80h,03h,0fdh,80h,01hdb0fdh,0c6h,04h, 0fdh,80h,04hdb0feh,5ch,04h,0feh,2ah,04hdb00h,00h,04h,db0fdh,80h,03h,0fdh,80h,01hdb0feh,0c0h

31、,04h,0feh,84h,04hdb0feh,2ah,04h,0feh,02h,04hdb0fdh,0c6h,04hdb0feh,98h,03h,0feh,98h,01hdb0feh,84h,04h,0feh,2ah,04hdb0feh,5ch,04h,0feh,2ah,04hdb00h,00h,04h,db0ffh,0ffh结束码dbend；程序结束;编码谢辞在这次机械设计的大作业即凸轮机构的设计与实践中我遇到了很多的问题。但我的指导老师在我完成这次作业中给予了我很大的帮助，如我在做凸轮机构的设计时不知道该怎么进行时，老师给我讲解了其设计的精髓和应该注意的问题， 帮助我很好的完成了这次设计和实践。在此我深深的感谢老师你对我的帮助和指导。让我在社会实践的道路上有了 新的认识和体会，更加深刻的理解和明白了机械设计的精