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节日彩灯控制器.doc

发布时间：2022-06-16 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.36M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1绪论
    1.1本课题研究的意义及必要性
    1.2相关领域国内外应用的现状及发展趋势
    1.3本章小结
    2彩灯控制电路的总体方案设计
    2.1 功能模块的划分及其功能
    2.1.1总体系统图
    2.1.2各功能模块原理介绍及结果分析
    2.1.3 555芯片结构
    2.2开发工具介绍
    2.2.2 Multisim软件应用介绍
    2.3本章小结
    3.1方案一（三路循环彩灯控制电路）
    3.1.1 电路总体简介
    3.1.2芯片及元件描述
    3.1.3彩灯控制系统的原理及工作过程
    3.2方案二（声控音乐彩灯控制电路）
    3.2.1电路总体简介
    3.2.2芯片及元件描述
    3.2.3彩灯控制系统的原理及工作过程
    3.3本章小结
    4 两个方案的对比
    4.1方案一 三路循环彩灯控制系统的优缺点
    4.2方案二 声控音乐彩灯控制系统的优缺点
    4.3 两个方案的对比
    4.4本章小结
    结论
    致 谢
    参考文献
    烟台大学文经学院毕业论文（设计） 节日彩灯控制器 Holiday lights controller [摘要] 本课题主要设计了节日彩灯控制电路。对 555 芯片组成的电路的设计过程进行了重 点研究。指出了 555 芯片为主的设计电路的关键，主要是能满足基本控制功能, 并考虑节 日彩灯控制器维护起来的的方便性、系统可扩展性以及实用性等。在本文中经研究确定出 了节日彩灯控制器的主要功能，绘制了彩灯控制器的结构图；对 555 芯片引脚功能以及 555 芯片整体功能进行了描述，并且对稳压系统模块进行了设计。根据系统的设计要求设计并 绘制出了控制器的电路图。先使用了开发软件（muitisim）进行了电路设计仿真调试。通 过用 555 芯片对节日彩灯控制器的改造，在很大程度上减少了控制器对其它元器件的使用 以及错误连接点，使控制器的接线简单、检修维护方便快捷、可靠性提高，增进了系统的 实用性，提高了性价比。 [关键词] 彩灯；控制器；555 Abstract： This topic research the Lantern Festival in the daily life of the application of the controller. Focus on the chip with 555 of the circuit design process. Points out the 555 chip design is the key to meet basic main control functions, and consider the holiday lights up the convenience of maintenance controller, system scalability and practicability, etc. In this paper the research in the festival to determine such as the main functions of the controller, painted colorful lights controller structure; 555 chips to the function of the pins and the description of the 555 chip the description of the whole function on the description of the system module. According to the design of the system design requirements and plot the controller of the circuit diagram, etc. And use a muitisim software system simulation. Through the use of 555 chip festival lights of reform of the controller, to a great extent, reduce the controller to the use of other components and error connecting point, make the controller of the connection is simple, convenient maintenance, reliability, and enhance the system is practical, improve the production. Key words: fancy lantern; controller;555
    烟台大学文经学院毕业论文（设计） 目录 1 绪论...................................................................................................................................... 1 1.1 本课题研究的意义及必要性................................................. 错误！未定义书签。 1.2 相关领域国内外应用的现状及发展趋势............................. 错误！未定义书签。 1.3 本章小结................................................................................. 错误！未定义书签。 2 彩灯控制电路的总体方案设计................................................. 错误！未定义书签。 2.1 功能模块的划分及其功能.................................................... 错误！未定义书签。 2.1.1 总体系统图.................................................................. 错误！未定义书签。 2.1.2 各功能模块原理介绍及结果分析.............................. 错误！未定义书签。 2.1.3 555 芯片结构............................................................... 错误！未定义书签。 2.2 开发工具介绍......................................................................... 错误！未定义书签。 2.3 本章小结................................................................................. 错误！未定义书签。 3 节日彩灯控制系统设计方案.........................................................错误！未定义书签。 3.1 方案一（三路循环彩灯控制电路）..................................... 错误！未定义书签。 3.1.1 电路总体简介............................................................. 错误！未定义书签。 3.1.2 芯片及元件描述.......................................................... 错误！未定义书签。 3.1.3 彩灯控制系统的原理及工作过程.............................. 错误！未定义书签。 3.2 方案二（声控音乐彩灯控制电路）..................................... 错误！未定义书签。 3.2.1 电路总体简介.............................................................. 错误！未定义书签。 3.2.2 芯片及元件描述.......................................................... 错误！未定义书签。 3.2.3 彩灯控制系统的原理及工作过程.............................. 错误！未定义书签。 3.3 本章小结................................................................................. 错误！未定义书签。 4 两个方案的对比............................................................................... 错误！未定义书签。 4.1 方案一 三路循环彩灯控制系统的优缺点........................... 错误！未定义书签。 4.2 方案二 声控音乐彩灯控制系统的优缺点........................... 错误！未定义书签。 4.3 两个方案的对比.................................................................... 错误！未定义书签。 4.4 本章小结................................................................................. 错误！未定义书签。 结论....................................................................................................... 错误！未定义书签。 致 谢..................................................................................................... 错误！未定义书签。 参考文献............................................................................................... 错误！未定义书签。
    烟台大学文经学院毕业论文（设计） 1 绪论 1.1 本课题研究的意义及必要性 节日彩灯是我们中华民族从古至今流传下来的具有民族特色并且是集综合性与观赏 性于一体的一种工艺品。它的吸引力在于他对中华民族传统文化的继承与发扬，并且结合 现代节日的特点，生产出了各种各样适合不同场合的产品，这体现了与时俱进的基本要求。 根据历史记载，在汉武帝时期，民间百姓就开始有在正月十五元宵节燃灯的风俗习惯，然 后才慢慢演变成为今天众所周知的元宵灯节、灯会。并且进入 21 世纪以后，随着科学技 术的普及和应用，以及彩灯在技术上的突破使得传统的彩灯发生了翻天覆地的变化，不再 只是使用烛火等传统火源，而是用了电来代替。不仅仅是继承了中华民族的传统彩灯理念， 更多的是对制造节日彩灯的理念有了更高的创新，因此才逐渐演变形成了现代彩灯。 自新中国成立以来，节日彩灯艺术更是得到了前所未有的发展，尤其是随着我国科学 技术的快速发展，节日彩灯的种类更是种类频多，五彩斑斓。尤其是现在光学、声学、电 磁学等现代科技日趋成熟，因此越来越多的设计师将传统制作工艺与现代科学技术结合起 来，生产出了更多具有实用性、观赏性、艺术性于一体的节日彩灯。因此现代的节日彩灯 就是一种典型的电子产品。 在现代社会中，彩灯随处可见，并且人们已经把它作为一种艺术装饰品，不仅仅给人 们带来了视觉上的享受，还起到广而告之的宣传效果，又可以使节日气氛更加的浓烈，并 增强了舞台上的的灯光效果，使得晚会效果更上一层楼，为人们的工作生活增添亮丽的一 笔。随着人们物质生活水平的不断提高，对生活品质的要求也逐渐在提升，因此人们对节 日彩灯的要求也不断提高。从另一层意义上来讲，科学技术正在以惊人的速度突飞猛进， 也因此让节日彩灯有了更广阔的发展空间，小型化、智能化、多功能化也正是现代彩灯的 发展方向。因此作为控制节日彩灯的主要集成电路也在发生着翻天覆地的变革。通过集成 电路的自动化系统的不断完善，使得工作人员在工作上的强度和工作量逐渐减少，并且出 错率急剧下降，在很大程度上提高的产品的设计和制作质量。 节日彩灯的运用已经渗透到了我们日常的工作生活中，无论从高端的消费场所还是到 低端的消费场所，无论是工作中还是在生活中，都有彩灯的运用。这些变化说明了我们对 现在的生活品质有了更高的要求，也证实了科学技术也正在慢慢的融入到我们的现实生活 中来。节日彩灯在我们的生活中不仅仅是装饰品，还经常可以达到装饰以外的效果。例如 我们给霓虹灯设定一些特定的程序，能够变化出不同的形状，不仅能增强观赏效果，而且 与彩灯全亮相比还能起到节能环保的作用。因此，节日彩灯丰富了我们生活的同时，更是 成为了我们生活工作中必不可少的一道亮丽的风景线。 1.2 相关领域国内外应用的现状及发展趋势 由于国内外人民生活水平的不断提高，以及物质生活的不断要求，人们开始憧憬更号
    烟台大学文经学院毕业论文（设计） 的生活质素，对灯饰的要求也在不断的提高，近年内地灯饰市场有以下情况： 功能细分：在不同的场合人们要求灯具能产生不同的灯光效果，因此对灯具功能的要 求也越来越多，从而不同功能的灯具在人们的研究下也逐渐在商场上出现，如学生灯、书 写灯、晚餐灯以及不同形状的落地灯等新型产品被制造出来。 高技术化：中国的科学技术的正在以前所未有的速度突飞猛进，许多新技术正在融入 到灯具制造的过程中，根据人们不同的需求，可调节光亮的第三代灯具逐渐出现在人们的 视野中。无频闪灯、光亮可调灯、学生护眼灯等可以保护视力功能的灯具逐渐被人们应用 与生活中。 多功能化：现代社会年轻人开始追求时尚，更注重商品功能的多样化，与技术含量的 灯具，如即可在床头当灯使用又可以当做电话使用的灯具，带音乐功能的台灯等，是年轻 人现在追逐的时尚。 节能环保：现在中国对节能环保越来越重视，所以灯具的节能逐渐被人们重视，环保 节能灯也逐渐占据市场，慢慢成为市场的主导。灯管不闪烁，发光平稳的灯具能节省能源 50%，这也是逐渐被消费者接受以及慢慢占领市场的主要原因。世界对生态环境的重视， 使得家具环境成为人们现在首要考虑的问题，这也是家居照明、灯具制造未来的发展方向。 到目前为止，彩灯的发展趋势有： (1)高效节能 节能的话题已经进入社会的舞台，人们对能源的利用率也慢慢重视起 来。因此为了进一步提高灯光的利用率，商家开始改进灯具的形状、大小和形状等。 (2)集成化 集成化的电路以及更加智能化的计算机控制逐渐应用到现代灯具中。使得 灯具的节能型、照明型以及家庭的使用性有了明显的提高。 (3)多功能小型化 现在，人们不再注重灯具有多么的奢华，而是越来越多的人们开始 喜欢小型化、可爱化、功能齐全化的灯具。各种新技术、新工艺不断地融入到彩灯的制作 工艺中，因此在很大程度上满足了人们对节日彩灯的要求。 (4)装配简洁明快 淘汰奢华过分装饰的风格。现代社会人们越来越注重个性的发展， 然而强调个性的同时也越来越注重商品的质感，为的是满足人们更高生活品质的要求。为 了让人们觉得灯具所带来的照明条件和视觉条件越来越舒适，让人们觉得生活更安逸，他 们大都配偶多么的有各种各样的型号选择，用户可以根据自我需要进行适当调整，使其更 符合用户的生活要求。 1.3 本章小结 本章主要介绍了节日彩灯控制器产业的研究背景，在彩灯高速发展的今天，我们要 严格要求自己，不断地设计出技术含量高、能源利用率高、更加适合市场需要的节日彩灯。 本章还主要介绍了国内外节日彩灯产业发展现状及趋势，并根据不同的情况设计出不同的 节日彩灯的变化，所以本课题的研究具有重大意义。
    烟台大学文经学院毕业论文（设计） 2 彩灯控制电路的总体方案设计 2.1 功能模块的划分及其功能 2.1.1 总体系统图 节日彩控制器系统图 2.1.2 各功能模块原理介绍及结果分析 稳压模块： 将 220V 的交流电压通过电容降压半波整流电路，电转换成约为 12V 直流电压共 整个控制电路用电，如图 2.1.2(a)稳压电路模块。 图 2.1.2（a）稳压电路模块
    烟台大学文经学院毕业论文（设计） 震荡模块： 调整滑动变阻器使 555 的时基电路的 2 脚的点位略高于 1/3VDD，555 时基电路此 时处于稳态，如果低电平从 555 芯片的输出端（VO 端）输出，则双相晶闸管关断不 工作，彩灯才能不发光。当不同频率的声波通过空气传达到压电陶瓷片 B,在压电陶瓷 片 B 的两端感应出各种不同的音频电压后，这时音频电压被三极管 VT 倒向放大，触 发端 2 脚的电位在 1/3VDD 不停变化，当触发端的电位大于等于 1/3VDD 时，555 时 基电路进入暂态的工作状态，此时 555 时基电路的 3 脚输出端输出的为高电平，然后 晶闸管触发导通开始工作，因此彩灯通电后才能正常发光。 但是，由于暂态的时间太短，所以又很快的回到稳定状态，然后彩灯熄灭。即彩 灯发光不会有滞留现象，因此它可以随着 555 时基电路的 2 脚随压电陶瓷片 B 感应到 的声波强弱变化而变化。如图 2.1.2（b）振荡电路模块。 图 2.1.2（b）振荡电路模块 驱动模块： 由 R4 和双向晶闸管组成。当低电平从输出端 3 脚输出时，双相晶闸管因为接收 到的信号是低电平信号，此时双向晶闸管截止不工作，彩灯不能发光。当高电平从 555 时基电路的输出端 3 脚输出时，双向晶闸管因接收到高电平信号而触发导通工作，彩 灯通电后才能发光。如图 2.1.2（c）驱动电路模块。
    烟台大学文经学院毕业论文（设计） 图 2.1.2（c）驱动电路模块 显示模块： 由八个 LED 节日彩灯串联在电路中组成。如图（d）显示电路模块。 图 2.1.2（d）显示电路模块 2.1.3 555 芯片结构 555 芯片的内部结构： 图2.1.3（a）555芯片内部结构 如图2.3.1 （a）555芯片内部结构所示。它由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两
    烟台大学文经学院毕业论文（设计） 个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。 555芯片的功能： 电压比较器C1、C2的参考电压由分压器提供。5端即控制电压端悬空时，此时2/3Ucc 为比较器C1的参考电压，并且加在同相端；1/3Ucc 为比较器C2的参考电压，加在了反相 端。RD端为复位输入端。当R端输入为0时，基本RS触发器被置0，晶体管T导通工作，低 电平从输出端Uo输出。当正常工作时，R端输入为1。 闵值端6端和触发端2端输入的电压分别是u11和u12。当u11>2/3Ucc，u12>1/3Ucc时， 低电平从比较器C1输出，高电平从比较器C2输出，此时基本RS触发器被置为0，晶体管T 导通，输入端u0为低电平。 当u11<2/3Ucc，u12<1/3Ucc时，高电平从C1输出，低电平从C2输出，就是R端被置为 1，S端被置为0，基本RS触发器被置为1，此时晶体管T截止，高电平从输出端u0输出。 当u11<2/3Ucc，u12>1/3Ucc时，基本RS触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。 555芯片的引脚： 图2.3.1 （b）555芯片引脚图 1 脚：地端 2 脚：触发端（TR） 3 脚：输出端（VO）存在 O、I 两种状态，由两端所加电平的高低决定 4 脚：复位端（MR）两边为低电平时输出即为低电平 5 脚：控制电压端（VC）可用控制它的上触发电平值和下触发电平值 6 脚：闵值端（TH） 上比较器的输入 7 脚：放电端（DIS）存在悬空、接地两种状态，由输入端的高低电平决 定 8 脚：电源端 2.2 开发工具介绍 Multisims 是通过交互式地搭建电路原理图，来对电路进行仿真。Multisim 提炼了 SPICE 中仿真的复杂内容，这样可以让使用人员不用懂得深入的 SPICE 技术就可以很快地进行捕
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