課程設(shè)計(jì)音樂(lè)彩燈控制器

1、<p>　　電力電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為當(dāng)代高新技術(shù)尤其是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的接口，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中扮演著越來(lái)越重要的角色。此設(shè)計(jì)論述了彩燈的總體控制，彩燈將會(huì)隨著音樂(lè)的節(jié)奏閃亮，大大的改善了人們的娛樂(lè)環(huán)境，人們將在音樂(lè)和燈光當(dāng)中消除工作一天的疲憊，并且彩燈的控制不需要人為的操作控制，將會(huì)完全自動(dòng)的運(yùn)行，使人們感受到了娛樂(lè)場(chǎng)所的智能化，人性化。此設(shè)計(jì)采用了平時(shí)常用的集成電路，包括時(shí)鐘電路、階梯波電路、濾波器等等，將會(huì)很清晰的呈現(xiàn)出它的

2、工作原理，它是電子技術(shù)的實(shí)例應(yīng)用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電子技術(shù) 音樂(lè) 彩燈 集成電路。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As the joint between the present hi-Tech industry especially the informationtechnology

3、industry and tradition industry, power electronics industry has been playing amore and more important role in the country economy. Although this industry in Chinahas made some progress through developing more than 30 yea

4、rs, compared with thedeveloped countries the gap is still quite big. This industry can"t meet the demands of thecountry economy development in china. Constituting a series of systemic and scien</p><p>　

5、　keyword: electronic technique music illumination unicircuit 目錄</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 音樂(lè)彩燈控制器的研究目的與意義1</p><p>　　第二章 音樂(lè)彩燈控制器

6、方案的確定2</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：2</p><p>　　第三章：音樂(lè)彩燈控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)3</p><p><b>　　3.1電源電路3</b></p><p>　　3.2音樂(lè)信號(hào)：4</p><p>　　3.3放大部分：5</p><p>

7、;　　3.4帶通濾波器：6</p><p>　　2.5整流器的工作原理與設(shè)計(jì):13</p><p>　　2.6階梯波發(fā)生器:15</p><p>　　2.7比較器：22</p><p>　　2.8移位寄存器：25</p><p>　　2.9 數(shù)據(jù)選擇器:28</p><p>　　2.

8、10門(mén)電路：29</p><p>　　2.11三極管的開(kāi)關(guān)特性:30</p><p>　　2.12發(fā)光二極管:30</p><p>　　2.13運(yùn)放的選擇:32</p><p>　　第四章 結(jié)束語(yǔ)33</p><p><b>　　致 謝34</b></p><p&

9、gt;　　參考文獻(xiàn)......................................................................................................................37</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 音樂(lè)彩燈控制器的研究目的與意義&

10、lt;/p><p>　　隨著現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對(duì)娛樂(lè)環(huán)境的要求越來(lái)越高，娛樂(lè)環(huán)境中的燈光控制，成了一個(gè)重要的部分，為此，特意設(shè)計(jì)了關(guān)于音樂(lè)彩燈的控制，本設(shè)計(jì)要求，燈光根據(jù)音樂(lè)的高低起伏來(lái)進(jìn)行花式閃爍，當(dāng)有音樂(lè)時(shí)候，將音樂(lè)分成三個(gè)不同的頻段，用以分別控制三組不同顏色的彩燈，高頻段、中頻段、低頻段分別各自控制一組彩燈，這樣使人們用燈光的顏色變化來(lái)感受音樂(lè)的不同頻率變化；此外燈光的亮度將隨著音樂(lè)幅度的

11、強(qiáng)弱來(lái)實(shí)現(xiàn)7個(gè)梯度的變化，這樣使人們將聽(tīng)覺(jué)享受轉(zhuǎn)換成視覺(jué)上的享受，另外當(dāng)無(wú)音樂(lè)信號(hào)時(shí)，通常都沒(méi)有燈光變換，讓人感覺(jué)很單調(diào)，本設(shè)計(jì)基于這點(diǎn)，另外還設(shè)計(jì)了無(wú)音樂(lè)時(shí)彩燈的花式閃亮。</p><p>　　1.2 音樂(lè)彩燈控制的前景和發(fā)展方向</p><p>　　在當(dāng)今這個(gè)社會(huì)，音樂(lè)彩燈的發(fā)展方向非常廣泛，各種娛樂(lè)場(chǎng)所，酒店，廣場(chǎng)等，都采用了彩燈烘托環(huán)境的美好，尤其是在各類(lèi)娛樂(lè)場(chǎng)所，燈光的配置幾乎成

12、了其硬件的主要部分，如果燈光的設(shè)計(jì)合理化，智能化，將會(huì)給客人以渙然一心的感覺(jué)，這種身心上的享受，將會(huì)成為娛樂(lè)公司抓住客戶(hù)的必要手段，而音樂(lè)彩燈能在音樂(lè)的節(jié)奏下閃耀，更能給客人以全新的感覺(jué)。傳統(tǒng)的彩燈都是機(jī)械的控制彩燈的閃亮，甚至還需要人為的操作開(kāi)關(guān)，這種單調(diào)的控制方法，從目前社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)看，已經(jīng)越來(lái)越不能適應(yīng)人們對(duì)物質(zhì)生活和精神生活的追求了，彩燈在人們心中的地位也變得越來(lái)越不重要，不是因?yàn)樗旧砭蜎](méi)有什么存在的價(jià)值，而是因?yàn)樗闹悄芑?/p>

13、程度已經(jīng)跟不上時(shí)代的潮流了，如果彩燈能與音樂(lè)完美的結(jié)合，將是怎樣一種狀況，如果音樂(lè)彩燈能與音樂(lè)噴泉一起飛舞一定讓人更賞心悅目。此外，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)于音樂(lè)彩燈的控制也就相當(dāng)?shù)娜菀琢?，無(wú)論是從技術(shù)上講還是從需求上講，音樂(lè)彩燈都有很高的發(fā)展前景。 </p><p>　　第二章 音樂(lè)彩燈控制器方案的確定</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)與

14、要求：</p><p>　　要求將音樂(lè)分成四個(gè)不同的頻段，將彩燈分為四組，各組彩燈顏色不同，每組彩燈包含兩個(gè)顏色相同的彩燈。</p><p>　　1 當(dāng)音樂(lè)處于高頻段 2000--4000HZ 第一組彩燈根據(jù)音樂(lè)幅度強(qiáng)弱不同產(chǎn)生不同的亮度；

15、 </p><p>　　2 當(dāng)音樂(lè)處于中頻段 500--1200HZ 第二組彩燈根據(jù)音樂(lè)幅度強(qiáng)弱不同產(chǎn)生不同的亮度；</p><p>　　3 當(dāng)音樂(lè)處于低頻段 50HZ--250HZ 第三組彩燈根據(jù)音樂(lè)幅度強(qiáng)弱不同產(chǎn)生不同的亮度；

16、 </p><p>　　4 當(dāng)音樂(lè)在這些頻段之外，要求所有彩燈按照1HZ頻率節(jié)奏性的閃爍； 5當(dāng)無(wú)音樂(lè)輸入的時(shí)候，要求6組彩燈順序交替移動(dòng)點(diǎn)亮；</p><p>　　2.2 音樂(lè)彩燈控制器的程序流程： </p><p>　　首先將彩燈系分

17、為6組，每組彩燈有兩個(gè)燈，每組彩燈顏色不同，顏色分別為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫，并且每組彩燈設(shè)置了兩個(gè)彩燈以增加其效果。當(dāng)有音樂(lè)信號(hào)時(shí)，將音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行放大，若音樂(lè)信號(hào)頻率處于2000—4000HZ時(shí)，觸發(fā)第一路彩燈使其點(diǎn)亮；當(dāng)音樂(lè)信號(hào)處于500--1200HZ時(shí)，觸發(fā)第二路彩燈使其點(diǎn)亮；當(dāng)音樂(lè)信號(hào)處于50HZ--250HZ時(shí)，觸發(fā)第三路彩燈并使其點(diǎn)亮；當(dāng)不同頻率的音樂(lè)信號(hào)在觸發(fā)每組彩燈點(diǎn)亮的時(shí)候，產(chǎn)生一個(gè)階梯波信號(hào)與整流后的信號(hào)進(jìn)行比較，

18、比較后產(chǎn)生一串?dāng)?shù)字信號(hào)，再將這串與400HZ的方波進(jìn)行與，輸出占空比不同數(shù)字信號(hào)，由于占空比不同，輸出平均電壓的大小也不同，這樣就可以改變彩燈的亮度。當(dāng)音樂(lè)信號(hào)處于這三個(gè)頻段之外時(shí)，通過(guò)整流濾波產(chǎn)生一個(gè)高電平和1HZ的方波進(jìn)行與使6組彩燈以1HZ的頻率閃亮。當(dāng)無(wú)音樂(lè)信號(hào)時(shí)，一個(gè)6位雙向移位寄存器，以計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器進(jìn)行設(shè)置，使6組彩燈雙向移動(dòng)閃亮。</p><p>　　現(xiàn)在確定音樂(lè)彩燈控制器設(shè)計(jì)的總體方案，其結(jié)

19、構(gòu)框圖如下:</p><p>　　第三章：音樂(lè)彩燈控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1電源電路</b></p><p>　　由于本設(shè)計(jì)所用的電源為220V交流電，而設(shè)計(jì)所需芯片的工作電壓大致在5－12V，故需要首先設(shè)計(jì)一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換部分，將220V的交流電轉(zhuǎn)換成5V，12V，相當(dāng)于一個(gè)直流穩(wěn)壓源，以供數(shù)字和模擬芯片正常工作。其轉(zhuǎn)換電

20、路如下所示： </p><p>　　變壓器變壓，再經(jīng)過(guò)全波整流電路和濾波電容得+12V和-12V直流電壓作為運(yùn)算放大器的電源。+12V經(jīng)過(guò)W7805穩(wěn)壓后得到+5V的電壓，供TTL數(shù)字集成電路使用。</p><p><b>　　3.2音樂(lè)信號(hào)：</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用MP3輸入音樂(lè)信號(hào) ，這種信號(hào)電壓幅度大約是0—20mV，所

21、以之后必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大才能對(duì)彩燈進(jìn)行控制。</p><p><b>　　方案一：直接輸入。</b></p><p>　　方案二：音樂(lè)信號(hào)由麥克輸入：</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)中音樂(lè)信號(hào)的輸入由小話(huà)筒實(shí)現(xiàn),外界的音樂(lè)信號(hào)通過(guò)麥克將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成為一定的電信號(hào)以驅(qū)動(dòng)后面電路隨音樂(lè)進(jìn)行變化。話(huà)筒上有兩個(gè)引腳，一引腳接地，另一引腳輸出由話(huà)筒轉(zhuǎn)化成的

22、電信號(hào)。話(huà)筒本身是有源器件，不需要外加直流電源。為了將比較微小的語(yǔ)音信號(hào)體現(xiàn)得比較清楚，在輸出端給一個(gè)外加的直流電源，與1K電阻相連后接到輸出端，相當(dāng)于加一個(gè)直流分量。</p><p>　　方案比較：由于考慮到麥克干擾比較大，效果不是特別理想，頻率和幅度都不能達(dá)到理想的要求，相比之下MP3音樂(lè)信號(hào)純度較好，而且存在小于10mV的語(yǔ)音信號(hào)，所以把它作為語(yǔ)音信號(hào)的輸入部分。</p><p>&

23、lt;b>　　3.3放大部分：</b></p><p>　　由于音樂(lè)信號(hào)的幅度十分有限,僅為十幾毫伏,為了驅(qū)動(dòng)后面的電路,必須將輸入信號(hào)放大后再經(jīng)過(guò)選頻等一系列處理。</p><p>　　放大電路可以采用很多的形式，比如LM339芯片，普通的三極管放大等等。由于無(wú)特殊要求,故本設(shè)計(jì)只選用普通的反相放大器即可.具體電路如圖二所示:（以放大50倍為例）。</p>

24、<p><b>　　3.4帶通濾波器：</b></p><p>　　要求將音樂(lè)分為三個(gè)不同的頻段，所以必須設(shè)計(jì)一個(gè)適用的帶通濾波器，對(duì)音樂(lè)進(jìn)行濾波，這個(gè)帶通濾波器的效果將直接影響彩燈的閃亮效果，所以是本設(shè)計(jì)的核心部分，參數(shù)設(shè)計(jì)也是本設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。</p><p>　　濾波器是對(duì)輸入信號(hào)的頻率具有選擇性的一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，它允許某些頻率次（通常是某個(gè)頻率范圍）

25、的信號(hào)通過(guò)，而其他頻率的信號(hào)幅值均要受到衰減或抑制。這些網(wǎng)絡(luò)可以由RLC元件或RC元件構(gòu)成的無(wú)緣濾波器，也可以由RC元件和有源器件構(gòu)成的有源濾波器。 </p><p>　　根據(jù)幅頻特性所表示的通過(guò)或阻止信號(hào)頻率范圍的不同，濾波器可分為低通濾波器（LPF），高通濾波器（HPF），帶通濾波器（BPF），和帶阻濾波器（BEF）四種。從實(shí)現(xiàn)方法上可分為FIR，IIR濾波器。</p><p>　

26、　從設(shè)計(jì)方法上可分為切比雪夫?yàn)V波器，巴特沃思濾波器。從處理信號(hào)方面可分為經(jīng)典濾波器和現(xiàn)代濾波器。 </p><p>　　在這里介紹兩種具體的濾波器設(shè)計(jì)方法： </p><p>　　（1）切比雪夫?yàn)V波器：是在通帶或阻帶上頻率響應(yīng)幅度等波紋波動(dòng)的濾波器。在通帶波動(dòng)的為“I型切比雪夫?yàn)V波器”，在阻帶波動(dòng)的為“

27、II型切比雪夫?yàn)V波器”。切比雪夫?yàn)V波器在過(guò)渡帶比巴特沃斯濾波器的衰減快，但頻率響應(yīng)的幅頻特性不如后者平坦。切比雪夫?yàn)V波器和理想濾波器的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)之間的誤差最小，但是在通頻帶內(nèi)存在幅度波動(dòng)。 這種濾波器來(lái)自切比雪夫多項(xiàng)式，因此得名，用以記念俄羅斯數(shù)學(xué)家巴夫尼提·列波維其·切比雪夫（Пафнутий Львович Чебышёв）。</p><p>　?。?）巴特沃斯濾波器的特點(diǎn)是通頻帶的頻率

28、響應(yīng)曲線(xiàn)最平滑。這種濾波器最先由英國(guó)工程師斯替芬·巴特沃斯（Stephen Butterworth）在1930年發(fā)表在英國(guó)《無(wú)線(xiàn)電工程》期刊的一篇論文中提出的。 巴特沃斯濾波器的特性巴特沃斯濾波器的特點(diǎn)是通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)最大限度平坦，沒(méi)有起伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零。 在振幅的對(duì)數(shù)對(duì)角頻率的波得圖上,從某一邊界角頻率開(kāi)始,振幅隨著角頻率的增加而逐步減少,趨向負(fù)無(wú)窮大。</p><p>

29、;　　無(wú)源濾波器與有源濾波器的比較</p><p>　　無(wú)源濾波器：這種電路主要有無(wú)源元件R、L和C組成有源濾波器：集成運(yùn)放和R、C組成，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但集成運(yùn)放帶寬有限，所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得很高。、</p><p><b>　　方案一：

30、</b></p><p><b>　　原理圖如下:</b></p><p><b>　　低頻段窄帶低通電路</b></p><p>　　通帶與阻帶的幅度對(duì)比</p><p>　　濾波效果較為理想,過(guò)渡帶較窄,阻帶衰耗較大,基本滿(mǎn)足選頻要求, 設(shè)計(jì)參數(shù):</p>&l

31、t;p>　　高頻段與中頻段的實(shí)驗(yàn)效果與低頻段相似,均較為理想.</p><p>　　改進(jìn):由于只需要對(duì)音頻信號(hào)分為三個(gè)頻段,而帶通濾波器對(duì)設(shè)計(jì)電路的要求較高,所以用一個(gè)高通和一個(gè)低通濾波器代替原來(lái)高頻和低頻的兩個(gè)帶通濾波器.這樣使相同階數(shù)下濾波器的效果更加理想而不降低題目要求.由此得出以下方案. 方案二：</p><p>　　采用有源帶通濾波電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。如下圖所示，該帶通濾波電路由

32、低通與高通濾波器級(jí)聯(lián)得到。其上限截止頻率取決于低通濾波器，下限截止頻率取決于高通濾波器。選取合適的RC值即可實(shí)現(xiàn)要求的帶通頻率。</p><p>　　該方法的優(yōu)點(diǎn)是：用該濾波方法構(gòu)成的帶通濾波器的通帶較寬，通帶截止頻率易于調(diào)整，因此多用作測(cè)量信號(hào)噪聲比的音頻帶通濾波器，但該實(shí)驗(yàn)的帶通都較窄。</p><p>　　高低頻率的參數(shù)計(jì)算公式：</p><p>　　二階有源

33、濾波器的低通濾波：</p><p><b>　　高通濾波：</b></p><p>　　計(jì)算后得具體數(shù)值為：</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　查閱相關(guān)資料得知，帶通濾波器的帶寬越窄，選擇性越好，也就是電路的品質(zhì)因數(shù)Q越高。</p><p>　

34、　其中Q=fo\BW ； </p><p><b>　　Fo= ； </b></p><p>　　BW=Fh—Fl 。</p><p>　　鑒于此，改用下述帶通濾波，以實(shí)現(xiàn)窄而穩(wěn)定的通頻帶，符合實(shí)驗(yàn)要求。</p><p>　　這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于改變Rf和R1的比值就可改變頻寬而不影響中心頻率。帶寬較窄，選擇性好。&l

35、t;/p><p><b>　　方案四:</b></p><p>　　根據(jù)題目要求，考慮到高階濾波對(duì)非選通頻率的衰減大，我們?cè)O(shè)計(jì)了四階的帶通濾波器參數(shù)。</p><p><b>　　具體參數(shù)如下所示：</b></p><p>　　R1 R2 R3 C1 C2</p&

36、gt;<p>　　50—250HZ 15K 22K 165K 0.01U 0.1U </p><p>　　500—1200HZ 15K 20K 30K 0.01U 0.01U</p><p>　　2000—4000HZ 1.8K 22K 8.1K 102J 0.01U</p>

37、<p><b>　　四階帶通濾波器</b></p><p><b>　　方案比較：</b></p><p>　　方案一的集成度高，選擇性好，穩(wěn)定度高，但價(jià)錢(qián)較高，對(duì)于該實(shí)驗(yàn)而言，需要三片芯片，會(huì)造成成本太高，不適宜產(chǎn)品的普及。方案二至方案五各有優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過(guò)在面包板上模擬，發(fā)現(xiàn)對(duì)于高中頻段，二階有源濾波效果就可以滿(mǎn)足要求；對(duì)于低頻段，由

38、于低頻段較小，可以不做選擇，故采用低通濾波實(shí)現(xiàn)上限截頻。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)最終原理電路,濾波器部分:</p><p>　　這種波是根據(jù)切比雪夫?yàn)V波器的原理所實(shí)現(xiàn)的，它和理想濾波器的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)之間的誤差最小，雖然通頻帶內(nèi)存在幅度波動(dòng)，但對(duì)本設(shè)計(jì)的影響不大。一般的濾波器分為帶通濾波和帶阻濾波，高通濾波和低通濾波，而高通濾波器和低通濾波器并聯(lián)就形成帶阻濾波器，高通濾波器和低通濾波器串聯(lián)

39、變形成了如上所示的帶通濾波器。</p><p>　　該方法的優(yōu)點(diǎn)是：用該濾波方法構(gòu)成的帶通濾波器的通帶較寬，通帶截止頻率易于調(diào)整，因此多用作測(cè)量信號(hào)噪聲比的音頻帶通濾波器。</p><p>　　高低頻率的參數(shù)計(jì)算公式：</p><p>　　二階有源濾波器的低通濾</p><p><b>　　高通濾波：</b></p

40、><p><b>　　。</b></p><p>　　2.5整流器的工作原理與設(shè)計(jì):</p><p>　　方案一：由于只有直流信號(hào)才可比較，因而信號(hào)在進(jìn)入比較器之前需進(jìn)行整流，將交流音樂(lè)信號(hào)轉(zhuǎn)為直流信號(hào)進(jìn)行比較。</p><p><b>　　精密整流器</b></p><p>&

41、lt;b>　　精密整流器</b></p><p>　　該部分電路由線(xiàn)性半波整流跟一加法器級(jí)聯(lián)得到。其中D1，D2，R構(gòu)成A3的反饋網(wǎng)絡(luò)，2R作為級(jí)間反饋。R1，R2作為運(yùn)放同相輸入端的平衡電阻。</p><p>　　當(dāng)Vi為負(fù)值時(shí)，A3反向輸出，Uo1為正值。D2因反向偏置而截止，D1受正向壓降作用而導(dǎo)通。（由于集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)很高，即使Vi的輸入值很小，也可產(chǎn)

42、生很大的Uo1使D1導(dǎo)通）。此時(shí)，D2，R形成的回路斷開(kāi)，Uo2近似為0，由A3形成的放大電壓對(duì)A4基本無(wú)影響。輸入電壓經(jīng)2R加在A4的反向輸入端，經(jīng)A4反向放大輸出，從而得到正向電壓Uo。</p><p>　　當(dāng)Ui為正值時(shí)，A3反向輸出，Uo1為負(fù)值。此時(shí)，D1反向偏置截止，D2受正向壓降作用導(dǎo)通，Uo2為負(fù)值。從而Uo3為負(fù)值，經(jīng)A4反向放大輸出，得到正向電壓Uo。</p><p>

43、　　利用集成運(yùn)放虛地、虛斷、虛短的特性，不難得出輸出電壓Uo與輸入U(xiǎn)i在數(shù)值上呈線(xiàn)性比例關(guān)系，即整流器輸出全波成比例正的直流信號(hào)。</p><p>　　我們知道，利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦?，可以組成整流電路，把交流變成直流。但是二極管的門(mén)限電壓約為0.7V，當(dāng)被整流的信號(hào)電壓低于門(mén)限電壓時(shí)，二極管截止，整流作用消失，即使被整流的電壓值大于0.7V，由于二極管的彎曲，還會(huì)產(chǎn)生非線(xiàn)性誤差。但利用該集成運(yùn)放電路可有效

44、地克服這兩方面的缺點(diǎn)。因而在整流器的選取上，采用該精密全波整流器，可以更好的進(jìn)行后繼工作。</p><p>　　方案二：當(dāng)音樂(lè)信號(hào)不這三個(gè)頻段之內(nèi)，同樣需要對(duì)音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行整流，這時(shí)整流已經(jīng)不需要前面的要求，由于前面的精密整流器成本高，所以現(xiàn)在我們采用橋式整流濾波：</p><p><b>　　橋式整流濾波</b></p><p>　　方案比較：

45、將音樂(lè)信號(hào)分為三個(gè)頻段來(lái)進(jìn)行濾波，用于控制不同顏色的彩燈，此外還要控制彩燈的亮度，整流器直接影響到燈光的效果，對(duì)整流器的要求比較高，所以應(yīng)采用精密整流器。而當(dāng)音樂(lè)頻段不在那三個(gè)頻段之內(nèi)時(shí)，整流器的作用只是用于簡(jiǎn)單的整流，濾波，將信號(hào)成一個(gè)持續(xù)的高電平信號(hào)，對(duì)整流器的要求并不是那么高，所以從經(jīng)濟(jì)成本上來(lái)考慮應(yīng)該采用橋式整流濾波。</p><p>　　2.6階梯波發(fā)生器:</p><p>　　

46、設(shè)計(jì)要求根據(jù)音樂(lè)信號(hào)的大小控制彩燈的亮度。因而想到用一階梯波發(fā)生器產(chǎn)生7個(gè)階梯，作為參考電壓與音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行比較，從而決定了比較器輸出的高電平的個(gè)數(shù)，最終由平均電壓大小來(lái)控制燈的亮度。每次輸出不同的高電平個(gè)數(shù)，從而產(chǎn)生一串占空比不同的數(shù)字信號(hào)，由于占空比不同，從使平均電壓的大小發(fā)生7個(gè)不同的變化，將燈的亮度分為7個(gè)程度，本設(shè)計(jì)采用555時(shí)鐘脈+計(jì)數(shù)器（74LS161）+DA轉(zhuǎn)換器（DAC0832）作為階梯波發(fā)生器的組成部分，這樣產(chǎn)生的階梯

47、波，波形比較規(guī)整，產(chǎn)生的最高電平是+5V。</p><p><b>　　時(shí)鐘脈沖：</b></p><p>　　在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常要用到不同寬度和幅度的矩形脈沖波形，矩形波的產(chǎn)生、整形和變換的電路形式很多，現(xiàn)在介紹555集成定時(shí)器的組成和功能以及由集成定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。</p><p>　　CC7555定時(shí)器定時(shí)器有8個(gè)端子，其引線(xiàn)端子擺

48、列如圖：1端接地;2端為低觸發(fā)端TR；3端為輸出端OUT；4端為復(fù)位端CO；6端為高觸發(fā)端TH；7端為放電端D；8端為電源點(diǎn)壓UDD。</p><p>　　現(xiàn)在講解其基本功能，當(dāng)復(fù)位端R=0,輸出OUT=0，放電管導(dǎo)通，其他輸入端</p><p>　　不起作用。當(dāng)TH端大于2/3UDD，TR端電壓大于1/3時(shí)，R=1，S=0，RS觸器被置0，輸出低電平，放電管VT導(dǎo)通，D端對(duì)地短路。當(dāng)TH

49、端電壓下降到小于2/3UDD時(shí)，只要TR電壓大于1/3UDD，觸發(fā)器狀態(tài)不變，輸出仍然為低電平，如果TR引入負(fù)脈沖，則觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出為高電平，放電管VT截止。CC7555定時(shí)器邏輯功能表如下：</p><p><b>　　多諧振蕩器：</b></p><p>　　多諧振蕩器是一種不需外加觸發(fā)信號(hào)便能自動(dòng)地、周期性翻轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生連續(xù)矩形波的電路，由555定時(shí)器構(gòu)成的多

50、諧振蕩器如圖（a）。</p><p>　　設(shè)接通電源時(shí)，Uc=0，故U6=U2﹤1/3UDD,U0為高電平。放電管VT截止，電容C將被充電，充電回路為UDD—R1—R2—C—地，電路處于第一暫穩(wěn)態(tài)，隨著C的充電，電容C兩端電壓Uc逐漸升高，當(dāng)Uc﹥2/3UDD,即U6=U2﹥2/3UDD，U0為低電平，此時(shí)，放電VT由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，電路C放電，放電回路為C—R—VT—地，電路處于第二暫穩(wěn)態(tài)，C放電至Uc﹤1/3U

51、DD后，電路又翻轉(zhuǎn)到第一穩(wěn)態(tài)，電容C放電結(jié)束，C再次被充電，電路重復(fù)上述過(guò)程。</p><p><b>　　由理論分析得知：</b></p><p>　　T1=0.7(R1+R2)C; T2=0.7R2C;</p><p><b>　　T=T1+T2</b></p><p>　　=0.7

52、(R1+2R)C;</p><p><b>　　計(jì)數(shù)器：</b></p><p>　　74LS161是一同步4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，下面介紹幾種利用它構(gòu)成N進(jìn)制的計(jì)數(shù)方法：</p><p>　　反饋歸零法：反饋歸零法是利用芯片的復(fù)位端CR使之歸零的一種方法，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到N種狀態(tài)后，它的下一個(gè)狀態(tài)要通過(guò)門(mén)電路使CR=0，即直接置0，計(jì)數(shù)器的第N+1種

53、狀態(tài)是計(jì)數(shù)器的最初狀態(tài)。</p><p>　　預(yù)置數(shù)歸零法：預(yù)置數(shù)歸零法利用的是芯片的預(yù)置控制端LD和預(yù)置輸入端D3 D2 D1 D0,給D3 D2 D1 D0首先預(yù)置0 0 0 0，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到N-1種狀態(tài)時(shí)，使LD=0，那么它在第N個(gè)CP脈沖來(lái)的時(shí)候，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)便會(huì)回到0 0 0 0。</p><p>　　采用進(jìn)位輸出置最小數(shù)法：進(jìn)位輸出最小數(shù)法是利用芯片的預(yù)置控制端LD和進(jìn)位輸出

54、端CO，將CO端輸出經(jīng)非門(mén)送到LD端，給預(yù)置輸入D3 D2 D1 D0置一個(gè)最小數(shù)M，M=16-N。</p><p>　　聯(lián)級(jí)法：一片74LS161可構(gòu)成從二進(jìn)制到十六進(jìn)制之間任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。利用兩片74LS161，就可構(gòu)成從二進(jìn)制到二百五十六進(jìn)制之間任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。依次類(lèi)推，可根據(jù)計(jì)數(shù)需要選用芯片數(shù)量。</p><p>　　當(dāng)計(jì)數(shù)器容量需要采用兩塊或更多的同步集成計(jì)數(shù)器芯片時(shí)，可以采

55、用聯(lián)級(jí)方法，將低位芯片的進(jìn)位輸出端CO端和高位芯片的計(jì)數(shù)控制端CTt或CTp直接連接，外部計(jì)數(shù)脈沖同時(shí)從每片芯片的CP端輸入，再根據(jù)要求，選取上述三種實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)的方法之一，完成對(duì)應(yīng)電路的構(gòu)成。本設(shè)計(jì)對(duì)計(jì)數(shù)器沒(méi)有特別的要求，所以采用一片芯片，采用反饋歸零法。</p><p>　　數(shù)—模轉(zhuǎn)換DAC0832:</p><p>　　將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的裝置稱(chēng)為數(shù)—模轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱(chēng)DA轉(zhuǎn)換器或

56、DAC。</p><p>　　DAC0832是用CMOS工藝制成的雙列直插式8位DAC芯片，可直接與8080 8084 8085及其他微處理器接口，它采用雙緩沖寄存器，能方便地應(yīng)用于多個(gè)DAC同時(shí)工作的場(chǎng)合。DAC832的原理圖如下：</p><p><b>　　引線(xiàn)端子功能：</b></p><p>　　DI0——DI7——8位數(shù)字輸入端；&

57、lt;/p><p>　　CS—— 輸入寄存器選通信號(hào)，低電平有效；</p><p>　　WR——輸入寄存器寫(xiě)信號(hào)，低電平有效；</p><p>　　ILE——輸入寄存器鎖存信號(hào)，高電平有效；</p><p>　　Xfer—— 數(shù)據(jù)傳送控制端，低電平有效；</p><p>　　WR2——DAC寄存器寫(xiě)信號(hào)，低電平有效;<

58、;/p><p>　　Uref——基準(zhǔn)電壓輸入端（–10——﹢10）；</p><p>　　Rfb——外接反饋電阻端；</p><p>　　Iout1——DAC模擬電流輸出1；</p><p>　　Iout2——DAC模擬電流輸出2；</p><p>　　UDD——電源輸入端（﹢5——﹢15V）；</p>&l

59、t;p>　　AGND——模擬地；</p><p>　　DGND——數(shù)字地;</p><p><b>　　工作方式：</b></p><p>　　直通方式：當(dāng)CS=WR2=Xfer=WR1=0,ILE=1時(shí)，寄存器處于“直通”狀態(tài)，數(shù)據(jù)同時(shí)直接寫(xiě)入兩級(jí)寄存器，直接輸入DAC轉(zhuǎn)換輸出。</p><p>　　單緩沖方式：

60、當(dāng)CS=WR2=Xfer=0，ILE=1時(shí)；若WR1=1，數(shù)據(jù)鎖存，模擬輸出不變；若WR1=0，模擬輸出更新。</p><p>　　雙緩沖方式：分別控制兩級(jí)寄存器，實(shí)現(xiàn)兩次鎖存緩沖，可以同時(shí)接受兩組數(shù)據(jù)，以提高轉(zhuǎn)換速度。</p><p><b>　　DAC主要指標(biāo)：</b></p><p>　　分辨率：分辨率是指D/A轉(zhuǎn)換器最小輸出與最大輸出電

61、壓之比。對(duì)于一個(gè)n位的D/A轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸入數(shù)字量為00……01時(shí)，即最低位（LSB）為1，其余各位為0，輸出電壓為最小輸出電壓Ulsb,即</p><p>　　Ulsb=Uref/（0+0+……..+）=Uref/</p><p>　　當(dāng)輸入數(shù)字量為11……….11(各位都是1)時(shí)，輸出電壓為最大輸出電壓Ufsr，即</p><p>　　Ufsr=Uref/(++…

62、…+)</p><p>　　= Uref/(—1)</p><p><b>　　分辨率可表示為</b></p><p>　　分辨率=Ulsb/Ufsr=1/—1</p><p>　　分辨率與DA轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)，位數(shù)越多，分辨率越高。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)換精度：</b&

63、gt;</p><p>　　轉(zhuǎn)換精度是指D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出的模擬電壓與理論值之間的最大誤差，通常要求D/A的誤差小于Ulsb/2。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)換時(shí)間：</b></p><p>　　轉(zhuǎn)換時(shí)間是指D/A從輸入信號(hào)起，到輸出信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定值所需要的時(shí)間，轉(zhuǎn)換時(shí)間越短，工作速度越高。</p><p>　　下面

64、是階梯波產(chǎn)生的整體電路圖，包括參數(shù)：</p><p><b>　　階梯波發(fā)生器</b></p><p><b>　　2.7比較器：</b></p><p>　?。ǖ湫偷碾妷罕容^器：LM339，LM393）</p><p>　　電壓比較器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)比較器)是一種常用的集成電路。它可用于報(bào)警器電路、自動(dòng)

65、控制電路、測(cè)量技術(shù)，也可用于V/F變換電路、A/D變換電路、高速采樣電路、電源電壓監(jiān)測(cè)電路、振蕩器及壓控振蕩器電路、過(guò)零檢測(cè)電路等。本文主要介紹其基本概念、工作原理及典型工作電路，并介紹一些常用的電壓比較器。</p><p>　　簡(jiǎn)單地說(shuō)， 電壓比較器是對(duì)兩個(gè)模擬電壓比較其大小(也有兩個(gè)數(shù)字電壓比較的，這里不介紹)，并判斷出其中哪一個(gè)電壓高，如圖1所示。圖1(a)是比較器，它有兩個(gè)輸入端：同相輸入端(“+” 端)

66、 及反相輸入端(“-”端)，有一個(gè)輸出端Vout(輸出電平信號(hào))。另外有電源V+及地(這是個(gè)單電源比較器)，同相端輸入電壓VA，反相端輸入VB。VA和VB的變化如圖1(b)所示。在時(shí)間0～t1時(shí)，VA>VB；在t1～t2時(shí)，VB>VA；在t2～t3時(shí)，VA>VB。在這種情況下，Vout的輸出如圖1(c)所示：VA>VB時(shí)，Vout輸出高電平(飽和輸出)；VB>VA時(shí)，Vout輸出低電平。根據(jù)輸出電平的高低便

67、可知道哪個(gè)電壓大。</p><p>　　如果把VA輸入到反相端，VB輸入到同相端，VA及VB的電壓變化仍然如圖1(b)所示，則Vout輸出如圖1(d)所示。與圖1(c)比較，其輸出電平倒了一下。輸出電平變化與VA、VB的輸入端有關(guān)。</p><p>　　圖2(a)是雙電源(正負(fù)電源)供電的比較器。如果它的VA、VB輸入電壓如圖1(b)那樣，它的輸出特性如圖2(b)所示。VB>VA時(shí)，

68、Vout輸出飽和負(fù)電壓。</p><p>　　如果輸入電壓VA與某一個(gè)固定不變的電壓VB相比較，如圖3(a)所示。此VB稱(chēng)為參考電壓、基準(zhǔn)電壓或閾值電壓。如果這參考電壓是0V(地電平)，如圖3(b)所示，它一般用作過(guò)零檢測(cè)。</p><p><b>　　比較器的工作原理</b></p><p>　　比較器是由運(yùn)算放大器發(fā)展而來(lái)的，比較器電路可以

69、看作是運(yùn)算放大器的一種應(yīng)用電路。由于比較器電路應(yīng)用較為廣泛，所以開(kāi)發(fā)出了專(zhuān)門(mén)的比較器集成電路。</p><p>　　圖4(a)由運(yùn)算放大器組成的差分放大器電路，輸入電壓VA經(jīng)分壓器R2、R3分壓后接在同相端，VB通過(guò)輸入電阻R1接在反相端，RF為反饋電阻，若不考慮輸入失調(diào)電壓，則其輸出電壓Vout與VA、VB及4個(gè)電阻的關(guān)系式為：Vout=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB

70、。若R1=R2，R3=RF，則Vout=RF/R1(VA-VB)，RF/R1為放大器的增益。當(dāng)R1=R2=0(相當(dāng)于R1、R2短路)，R3=RF=∞(相當(dāng)于R3、RF開(kāi)路)時(shí)，Vout=∞。增益成為無(wú)窮大，其電路圖就形成圖4(b)的樣子，差分放大器處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，它就是比較器電路。實(shí)際上，運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)時(shí)，其增益并非無(wú)窮大，而Vout輸出是飽和電壓，它小于正負(fù)電源電壓，也不可能是無(wú)窮大。</p><p>　　從圖

71、4中可以看出，比較器電路就是一個(gè)運(yùn)算放大器電路處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)的差分放大器電路。</p><p>　　同相放大器電路如圖5所示。如果圖5中RF=∞，R1=0時(shí)，它就變成與圖3(b)一樣的比較器電路了。圖5中的Vin相當(dāng)于圖3(b)中的VA。</p><p><b>　　2.8移位寄存器：</b></p><p>　　移位寄存器是一個(gè)集成寄存器，寄存

72、器常用于寄存一組二進(jìn)制代碼，它被廣泛用于各類(lèi)數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)字計(jì)算機(jī)中，應(yīng)為一個(gè)觸發(fā)器能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼，所以用n個(gè)觸發(fā)器組成的寄存器存儲(chǔ)一組n位二進(jìn)制代碼。對(duì)寄存器種使用的觸發(fā)器只要求具有置1、置0的功能即可。</p><p>　　移位寄存器具有數(shù)碼寄存和移位兩個(gè)功能。若在移位脈沖的作用下，寄存器中的數(shù)碼，依次向右移動(dòng)，則稱(chēng)為右移，若依次向左移動(dòng)，稱(chēng)為左移。只具有單向移位功能的稱(chēng)為單向移位寄存器；即可左移又可右移

73、的稱(chēng)為雙向移位寄存器。</p><p>　　74LS194是一種典型的中規(guī)模集成移位寄存器，其引線(xiàn)排列端子圖和功能表如下：</p><p>　　74LS194功能表</p><p>　　74LS194引線(xiàn)端擺列圖</p><p>　　由上表可知，移位寄存器具有如下功能。</p><p>　　異步清零 當(dāng)CR=0時(shí)，實(shí)

74、現(xiàn)清零功能，即Q3 Q2 Q1 Q0=0 0 0 0;</p><p>　　保持 當(dāng)CR=1、M1M0=00時(shí)，移位寄存器保持原來(lái)的狀態(tài)；</p><p>　　左移 當(dāng)CR=1、M1M2=01時(shí)，在CP脈沖配合下進(jìn)行左移位，每來(lái)一個(gè)脈沖的上升沿，寄存器中的數(shù)據(jù)左移一位，并且由SL端輸入一位數(shù)據(jù)。</p><p>　　右移 當(dāng)CR=1、M

75、1M2=10時(shí)，在CP脈沖配合下進(jìn)行右移位，每來(lái)一個(gè)脈沖的上升沿，寄存器種的數(shù)據(jù)左移一位，并且由SL端輸入一位數(shù)據(jù)。</p><p>　　并行輸入 當(dāng)CR=1、M1M2=11時(shí)，在CP脈沖的上升沿作用下，能夠?qū)⒉⑿休斎攵薉3 D2 D1 D0 的數(shù)據(jù)存入寄存器中。</p><p>　　現(xiàn)在我們使用兩片74LS194組成雙向八位移位寄存器，用于控制六組彩燈的閃亮，如圖：</p>

76、<p><b>　　雙向八位移位寄存器</b></p><p>　　2.9 數(shù)據(jù)選擇器:</p><p>　　數(shù)據(jù)選擇器是一種多輸入，單輸出的組合邏輯電路。它能在選擇控制信號(hào)作用下，從多個(gè)輸入信息中選擇一個(gè)信息送至輸出端進(jìn)行傳輸。也稱(chēng)為多路選擇器或多路開(kāi)關(guān)。其工作原理可用一個(gè)單刀多擲開(kāi)關(guān)來(lái)描述，其作用是將輸入并行數(shù)據(jù)變?yōu)榇袛?shù)據(jù)輸出。</p>

77、<p>　　目前中規(guī)模集成數(shù)據(jù)選擇器種類(lèi)繁多，按照數(shù)據(jù)輸入端可分為四選一、八選一、十六選一等形式，上圖為八選一數(shù)據(jù)選擇器74LS151的符號(hào)圖，下表為其功能表。其中D0——D7為數(shù)據(jù)輸入端；ST為使能端，低電平有效；Y為輸出端。</p><p>　　數(shù)據(jù)分配器：數(shù)據(jù)分配是數(shù)據(jù)選擇的逆過(guò)程，在選擇控制信號(hào)作用下，將下一路輸入信息送至多個(gè)輸出端中的指定輸出通道上進(jìn)行傳輸?shù)碾娐?，稱(chēng)為數(shù)據(jù)分配器。它是一種單

78、輸入、多輸出的組合邏輯電路。作用是將串行數(shù)據(jù)輸入變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)輸出。</p><p><b>　　2.10門(mén)電路：</b></p><p>　　此設(shè)計(jì)用到了很多門(mén)電路，在這里，我先將門(mén)電路的基本知識(shí)加以介紹：門(mén)電路其實(shí)就是一種邏輯關(guān)系，邏輯關(guān)系是指事物的因果關(guān)系，即條件與結(jié)果的關(guān)系，在數(shù)字電路中用輸入信號(hào)反應(yīng)條件，用輸出信號(hào)反應(yīng)結(jié)果，這種電路稱(chēng)為邏輯電路，在邏輯電路中最

79、基本的邏輯電路關(guān)系有三種，即與邏輯、或邏輯，相應(yīng)的邏輯門(mén)電路也有三種，即與門(mén)電路、或門(mén)電路、非門(mén)電路。門(mén)電路可以由二極管、三極管、電阻等分立元件組成，也可以是集成電路。下面接受，本設(shè)計(jì)所用到的門(mén)電路，以及其邏輯關(guān)系：</p><p>　　2.11三極管的開(kāi)關(guān)特性:</p><p>　　三極管的開(kāi)關(guān)特性是指三極管交替工作在飽和和截至的狀態(tài)。這是由三極管的制造工藝特點(diǎn)所決定的，三極管發(fā)射區(qū)摻雜

80、濃度高，基區(qū)摻雜濃度低且很薄，使用時(shí)，發(fā)射極不能和集電極交換。但三極管處了運(yùn)用于放大，我們還經(jīng)常將它用于飽和和截至狀態(tài)，例如開(kāi)關(guān)三極管，當(dāng)三極管處于截至狀態(tài)時(shí)候，三極管開(kāi)關(guān)閉合，當(dāng)三極管處于飽和狀態(tài)時(shí)，三極管開(kāi)關(guān)大開(kāi)。下面我們分別介紹三極管處于放大狀態(tài)、飽和狀態(tài)和截至狀態(tài)時(shí)的條件：</p><p>　　截至區(qū)： 為了讓三極管可靠截至，我們經(jīng)常在發(fā)射極上加反向電壓，因此，截至的外部條件是發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反向偏置。&

81、lt;/p><p>　　放大區(qū)： 三極管集電極電流的變化基本上與UCE無(wú)關(guān)，集電極電流只受基極電流的控制，反應(yīng)了三極管的電流放大特性，因此，放大的外部條件是發(fā)射極正偏，集電極反偏。</p><p>　　飽和區(qū)： 當(dāng)三極管處于放大作用時(shí)，三極管集電極電流已經(jīng)達(dá)到飽和，不受基極電流控制，因此，三極管處于飽和狀態(tài)的外部條件是發(fā)射極和集電極均處于正向偏置。</p><p>　　

82、2.12發(fā)光二極管:</p><p>　　發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)ED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。</p><p>　　它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)ED。發(fā)光二極管與

83、普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 </p><p>　　發(fā)光二極管的反向擊穿電壓

84、約5伏。它的正向伏安特性曲線(xiàn)很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)管子的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：</p><p>　　R＝（E－UF）／IF</p><p>　　式中E為電源電壓，UF為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED的一般工作電流。發(fā)光二極管的兩根引線(xiàn)中較長(zhǎng)的一根為正極，應(yīng)按電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線(xiàn)一樣長(zhǎng)，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線(xiàn)是正極。</p>

85、<p>　　與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很小（有的僅零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過(guò)調(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管（圖），每個(gè)數(shù)碼管可顯示0～9十個(gè)數(shù)目字。</p>

86、<p>　　紅色和黃色的發(fā)光二極管的工作電壓是2伏的，其他顏色的工作電壓都是3伏的一般的發(fā)光二極管的工作電流是20毫安，如果接在五伏的電源上，電源電壓減二極管的工作電壓就是分壓電阻要分掉的電壓，再用這個(gè)電壓除以二極管工作的電流就能計(jì)算出這個(gè)電阻的阻值。比如說(shuō)3伏的二極管（5-3）/0.02=100歐，2伏的二極管（5-2）/0.02=150歐，但是不是所有的發(fā)光二極管的工作電流都是20毫安，有的大一點(diǎn)有的小一點(diǎn)，實(shí)際使用的時(shí)

87、候也可以用整流二極管來(lái)分壓，一只二極管的壓降是0.7伏，用3只串聯(lián)分掉的電壓就是2.1伏，剩下的正好是3.1伏或者用四個(gè)串聯(lián)剩下2.2伏</p><p>　　限流到20ma以下，紅燈1.2v，綠燈1.4v(導(dǎo)通時(shí))。</p><p>　　正向工作電流If：它是指發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)的正向電流值。 一般LED發(fā)光二極管的工作電流在十幾mA至幾十mA，而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度

88、與普通發(fā)光管相同）。 正向工作電壓VF：一般發(fā)光二極管參數(shù)表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得到的。一般是在IF=20mA時(shí)測(cè)得的。 發(fā)光二極管正向工作電壓VF在1.4～3V。在外界溫度升高時(shí)，VF將下降。</p><p>　　R≈V/I一般應(yīng)用取I＝3～5mA。</p><p>　　亮度與電流不是線(xiàn)性關(guān)系，電流大到一定值時(shí)，亮度變化不大。只要電流超過(guò)了最大正向電流就會(huì)燒了。特殊

89、的主要看資料，一般的電流選定在3-20mA。</p><p>　　2.13運(yùn)放的選擇:</p><p>　　通常情況下，在設(shè)計(jì)集成運(yùn)放應(yīng)用電路時(shí)，沒(méi)有必要研究運(yùn)放的內(nèi)部電路，而是根據(jù)設(shè)計(jì)要求尋求具有相應(yīng)性能指標(biāo)的芯片。因此，了解運(yùn)放的類(lèi)型，理解運(yùn)放主要性能指標(biāo)的物理意義，是正確選擇運(yùn)放的前提。應(yīng)根據(jù)以下幾方面的要求選擇運(yùn)放。</p><p><b>　　信

90、號(hào)源的性質(zhì)</b></p><p>　　根據(jù)信號(hào)源是電壓源還是電流源、內(nèi)阻大小、輸入信號(hào)的幅值及頻率的變化范圍等，選擇運(yùn)放的差模輸入電阻rid、－3dB帶寬（或單位增益帶寬）、轉(zhuǎn)換速率SR等指標(biāo)參數(shù)。</p><p><b>　　負(fù)載的性質(zhì)</b></p><p>　　根據(jù)負(fù)載電阻的大小，確定所需運(yùn)放的輸出電壓和輸出電流的幅值。對(duì)于

91、容性負(fù)載或感性負(fù)載，還要考慮它們對(duì)頻率參數(shù)的影響。</p><p><b>　　精度要求</b></p><p>　　對(duì)模擬信號(hào)的處理，如放大、運(yùn)算等，往往提出精度要求；如電壓比較，往往提出響應(yīng)時(shí)間、靈敏度要求。根據(jù)這些要求選擇運(yùn)放的開(kāi)環(huán)差模增益Aod、失調(diào)電壓UIO、失調(diào)電流IIO（值小表明直流特性好）及轉(zhuǎn)換速率SR（越大反映交流特性好）等指標(biāo)參數(shù)。故對(duì)音頻視頻交流

92、信號(hào)電路選轉(zhuǎn)換蘇柳較大的的，對(duì)處理微弱直流聲信號(hào)電路宜選用失調(diào)電流失調(diào)啊電壓和溫漂較小的。</p><p><b>　　環(huán)境條件</b></p><p>　　根據(jù)環(huán)境溫度的變化范圍，可正確選擇運(yùn)放的失調(diào)電壓及失調(diào)電流的溫漂。根據(jù)所能提供的電源（如有些情況只能用干電池）選擇運(yùn)放的電源電壓；根據(jù)對(duì)功耗有無(wú)限制，選擇運(yùn)放的功耗；等等。</p><p>

93、;　　根據(jù)上述分析就可以通過(guò)查閱手冊(cè)等手段選擇某一型號(hào)的運(yùn)放了。不過(guò)，從性能價(jià)格比方面考慮，應(yīng)盡量采用通用型運(yùn)放，只有在通用型運(yùn)放不滿(mǎn)足應(yīng)用要求時(shí)才采用特殊型運(yùn)放。</p><p><b>　　第四章 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)這三個(gè)月以來(lái)的艱苦設(shè)計(jì)和指導(dǎo)老師的協(xié)助，我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)所要達(dá)到的要求的和任務(wù)。在這期間，我查閱了有關(guān)的教課書(shū)以及各類(lèi)書(shū)籍

94、資料，學(xué)到了很多以前沒(méi)有的知識(shí)。培養(yǎng)了整體的規(guī)劃能力，深刻的了解到了設(shè)計(jì)一個(gè)東西所應(yīng)該付出的艱辛，并體會(huì)到了一個(gè)學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)的必要性，它將是學(xué)生走出校園的最后一次理論訓(xùn)練。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)三個(gè)月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于畫(huà)上句號(hào)，作為一個(gè)專(zhuān)科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的

95、督促指導(dǎo)以及和同組設(shè)計(jì)的同學(xué)們的相互討論，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師xx日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，都為我們操心，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是xx老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩樂(lè)老師的專(zhuān)業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次要感謝和我一起作畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)

96、們，和你們?cè)谝黄鹪O(shè)計(jì)和討論，幫助我攻克了許多困難并完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。如果沒(méi)有和他們的討論，此次設(shè)計(jì)的完成將變得異常艱辛。然后還要感謝大學(xué)三年來(lái)所有教導(dǎo)過(guò)我的老師，你們?yōu)槲掖蛳码娮蛹夹g(shù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。最后感謝xx專(zhuān)科學(xué)校三年來(lái)對(duì)我的大力栽培。感謝審評(píng)本文的各位專(zhuān)家和老師，你們提出的問(wèn)題也將積極的影響我今后在工作中的學(xué)習(xí)。</p><p&g

97、t;<b>　　此致</b></p><p><b>　　敬禮!</b></p><p>　　2010年　5月　25日</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳正振 《電子電路設(shè)計(jì)與制作》 第1版，高等教育出版社 2006</p>

98、<p>　　[2] 黃強(qiáng) 《模擬電子電路》第2版 電子工業(yè)出版社 2005</p><p>　　[3] 劉勇 杜德昌 《數(shù)字電子電路》 第1版 電子工業(yè)出版社 2007</p><p>　　[4] 湯光華 宋濤 《電子技術(shù)》 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 </p><p>　　[5] 康華光 陳大 《電子技術(shù)基礎(chǔ)》(模擬部分)第四版 高等教育出版社 19