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摘要:完成一款声控流水灯的课程设计,通过CD4017的10个译码输出端控制十个发光二极管的发光,利用音频信号作为CD4017的脉冲输入,使十个发光二极管像流水一样闪动。
关键字:CD4017;发光二极管
一、设计任务
利用音频输入作为脉冲控制发光二极管的发光情况,电路能够调节声音的灵敏度和发光的亮度。 十进制计数器/脉冲分配器,CD4017是5 位Johnson 计数器,具有10 个译码输出端,CP, RESET,INH三个输入端。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。Johnson 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。
二、设计原理
1、基本原理框图 系统框图如图1所示。
2、整体方案设计
因为流水灯对频率的要求不是很高,只要能产生高低电平就可以了,利用传声器将输入的声音信号转换为电信号,由于音频的频率范围在30Hz-3400Hz,当频率变化时,引起传声器震动,将产生高低脉冲信号作为计数器的输入信号。
电路系统工作原理如图2所示,在此电路中采用十进制计数器/脉冲分配器4017,它是一种用途非常广泛的集成芯片,其内部由计数器及译码器两部份组成,由译码输出实现对脉冲信号的分配,整个输出时序就是00、01、02…、09依次出现与时钟同步的高电平,宽度等于时钟周期。
显示电路主要由发光二极管组成,当4017的输出依次输出高电平时,驱动发光二极管也依次发光,产生一种流动的效果。
3、部分电路功能分析
CD4017: 十进制计数器/脉冲分配器CD4017是5 位Johnson 计数器,具有10 个译码输出端,CP, RESET,INH三个输入端。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。Johnson 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的引脚图:
CD4017的引脚功能:
Q0-Q9(pin1,2,3,4,5,6,7,9,10,11)计数脉冲输出端
CLK(pin14):时钟输入端
RESET(pin15):清除端
INH(pin13):使能端
CO(pin12):进位脉冲输出
VCC(pin16):正电源
VSS(pin8):地
3.NPN三极管
当传声器将输入的声音信号转换为电信号后,在三极管的基级产生电流使三极管导通,将产生一个高电平,反之,将产生低电平,三极管的导通状态随传声器由外部的音频信号决定。
实物图:声控流水灯电路实物如图4所示。
心得体会:此次课程设计的声控流水灯原理图比较简单,没有复杂的元器件,连线布局也能够很好的完成,不必增加飞线,但仍需要我小心细致,这次课程设计,需要我们综合运用专业及基础知识,巩固了我的学习知识,更加深了我对本专业的认识,也培养了我查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力,在设计过程中进行的热转印制版、安装与调试,加强了我的动手能力,让我对设计电路有了一个整体观念。
你可以做一个小实验,你可以用手遮挡声控开关的光控原件然后再发出声音,灯就会亮了。
工作原理
220V交流电通过灯泡H及整流全桥后,变成直流脉动电压,作为正向偏压,加在可控硅VS及R支路上。白天,亮度大于一定程度时,光敏二极管D呈现低阻状态≤1KΩ,使三极管V截止,其发射极无电流输出,单向可控硅VS因无触发电流而阻断。此时流过灯泡H的电流≤2.2mA,灯泡H不能发光。电阻R1和稳压二极管DW使三极管V偏压不超过6.8V,对三极管起保护作用。夜晚,亮度小于一定程度时,光敏二极管D呈现高阻状态≥100KΩ,使三极管V正向导通,发射极约有0.8V的电压,使可控硅VS触发导通,灯泡H发光。RP是清晨或傍晚实现开关转换的亮度选择元件。由音频放大器、选频电路、延时开启电路和可控硅电路组成。它提供了一种操作简便、灵活、抗干扰能力强,控制灵敏的声控灯,它采用人嘴发出约1秒的控制信号声,即可方便及时地打开和关闭声控照明装置,并有防误触发而具有的自动延时关闭功能,并设有手动开关,使其应用更加方便。
声控灯
特点特性
声控灯全名为--声光控灯。因为和光线也有关系。白天你放鞭炮它都不会亮。光控电子开关,它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的,而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度(或人为亮度)的大小所控制的。该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯,起到日熄夜亮的控制作用,以节约用电。
声控系统
声控系统(Acoustic Control System),是指包括用于接收语音命令并将每个语音命令转换成电输出的麦克风控制系统。
中文名
声控系统
外文名
Acoustic Control System
声控系统
滤波系统连接成接收麦克风的电输出并针对每个语音命令产生对应于语音命令中高频成分的第一输出和对应于语音命令中低频成分的第二输出。
处理器用于处理滤波系统的第一和第二输出,并针对每个语音命令,当相应语音命令中低频成分先于高频成分时,输出第一电信号,当相应语音命令中高频成分先于低频成分时,输出第二电信号。当低频成分先于高频成分时,该语音命令被确定为“Yes”命令;当高频成分先于低频成分时,为“Stop”命令;当高频成分低于预定阈值时,为“No”命令。
这个电阻的作用是限流或者均流。
如今做LED日光灯的主流方案是采用很多个小功率高亮LED混联,俗称x串x并。由于LED的参数离散性和不同的温度特性,这些串联的LED的Vfs(正向电压和)会有一定的差异。多路并联后,流过每路的电流会有所差别,Vfs差异越大,电流差别也越大。导致LED亮度不均,甚至会导致LED过电流迅速衰竭。串联电阻以后,可以矫正每串的电流电压曲线,在一定电压波动范围内和Vfs离散范围内,流过每个LED的电流基本上相等。
同一回路中(电阻恒定),电压增大则电流增大; 2、相同电压通过两个不同的回路,电阻大的回路中电流较小; 3、通过同一回路中的电流是不变的,其中并联部分电阻大的分得的电流较小,电阻小的分得的电流较大,并联各条线上电流的和是总回路的电流;串联部分电阻大的分得的电压较大,电阻小的分得的电压较小,总电压和是整个回路的总电压。
I=U/R U=IR 推论R=UI I表示电流单位安培(A) U表示电压单位伏特(V) R表示电阻单位欧姆(Ω) 电流可以想象成水的流速,电压可以想象成水的压力,电阻可以想象成水阀的大小(和水阀相似,越小的水阀对水的阻力就越大,越细的电线电阻就越大)工业上380V的保险丝可以用细铜丝来代替。
这个要根据你的设计理念和具体的软硬件设计思路了. 简单的讲,施加一个固定频率的脉冲信号,电阻和电感所反映出来的结果是不同的。
对于通孔电阻来说,Digi-Key 销售很多种不同成分的电阻,包括厚膜、碳化物、碳膜、绕线、薄膜、金属元素、金属氧化物薄膜、金属箔、金属薄膜以及陶瓷等成分的电阻。对于表面安装的电阻,成分有厚膜、碳化物、碳膜、绕线、薄膜、金属元素、金属箔以及金属薄膜。由于这篇文章将涵盖电阻的基础知识,我不会区分表面安装和通孔电阻,因为它们在基本电阻性能上非常相似。
•碳膜电阻的尺寸通常较大,功率较小,公差较大,温度系数也大,另外在高温下会产生噪音。从好的方面来说,它们比大多数电阻便宜,而且通常在更高的频率下表现得很好。
•陶瓷电阻具有较高的温度系数,中等工作温度范围,通常比大多数电阻昂贵。
•金属元素电阻常用于电流传感中。它们精度高,阻值和公差都比较低。
•金属薄膜电阻具有良好的温度稳定性,低噪音,阻值范围宽、公差小。
•金属氧化物薄膜电阻跟金属薄膜电阻非常相似,但它们能更有效地承受浪涌电流,并承受更高的温度等级。
•厚膜电阻具有噪声、浪涌容限低、温度稳定性好、额定电压高的特点。它们具有多种阻值。
•薄膜电阻具有低噪声、高寿命稳定性、低温度系数和高阻值等特点。
•绕线电阻适用于大功率、大电流应用场合。另一方面,它们噪音高,电阻值低。无感选项也可用。
总的来说,如果您正在寻找最广泛的阻值范围,厚膜或薄膜电阻将是您的最佳选择。按价格来选的话,碳膜、金属膜或薄膜电阻比较便宜。如果选择容差比较小的,不要选择碳膜和陶瓷电阻。如果高功率应用场景,薄膜和厚膜电阻值得考虑。对于高温或低温应用,请选择薄膜或线绕电阻。
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