姜福裕聲控電子生日蠟燭方案設計書

1、成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)設計（論文）論文題目：電子生日蠟燭的設計教學點：重慶科創(chuàng)職業(yè)學院指導老師：焦鍵職稱：講師學生姓名：姜福裕學號:2006301877專業(yè)：機電一體化成都電子機械高等?？茖W校成教院制成都電子機械高等專科學校成教院畢業(yè)設計（論文）任務書題目：電子生日蠟燭的設計任務與要求：此處要填寫時間： 年 月 日至丄月_ 日共周教學點：重慶科創(chuàng)職業(yè)學院學生姓名： 姜福裕 學 號：2009497846專業(yè)：機電一體化指導單位或教研室: 指導教師：黃武凱 職稱成都電子機械高等?？茖W校成教院制畢業(yè)設計（論文）進度計劃表日期工作內容執(zhí)行情況指導教師 簽字4月15日至4月20日準備良好*確

2、疋課題，搜集參考資料完成設計初稿，查找設計漏 洞，復查設計缺陷確定課 題，搜集參考資料。復查完，找出缺陷，和輔導 老師共同探討，指導老師糾 正再次修改，設計復查。教師對進 度計劃實 施情況總評簽名年 月日本表作評定學生平時成績的依據之一。摘要本文介紹的電子生日蠟燭，它采用火柴引燃“燭芯”，使“蠟燭”點亮；吹 滅燭光時只需用嘴對準“蠟燭”吹一口氣即可，與平常人們的習慣完全吻合。另 外它還能在點亮“蠟燭”后自動播出一首“祝你生日快樂”的音樂來，不僅方便,而且還能營造美好的生日氣氛,增添浪漫和諧的情趣。關鍵詞：電子 音樂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目錄前言1第一章 聲控電子生日蠟燭的概述 2第一節(jié)產品的介紹2第二節(jié)工作原理2第三節(jié)動手實踐2第四節(jié)注意事項2第五節(jié)所需元器件3第二章PR0TEL9簡介4第一節(jié)ROTEL99勺發(fā)展與演變4第二節(jié)ROTEL99勺特點4第三節(jié)電路板的基本步驟4第三章電路原理圖的繪制與設計5第一節(jié)電路原理圖設計步驟6第二節(jié)網絡表格的生成6第四章 電路板的設計與繪制

5、9第一節(jié) 電路板的布線流程 10第二節(jié) 電路的焊接 10第五章演奏器的原理與設計11第一節(jié) 演奏器原理 12第二節(jié)程序12總結16謝詞17參考文獻1821世紀是一個變幻莫測的世紀，是一個催人奮進的時代科學技術的飛速發(fā) 展,知識更新日新月異希望,困惑,機遇,挑戰(zhàn),隨時隨地都有可能出現在每一個 社會成員的生活之中抓住機遇,尋求發(fā)展,迎接挑戰(zhàn)，適應變化的制勝法寶就是 學習一門科學技術隨著IT信息時代的到來，也帶動了電子產業(yè)高速的發(fā)展。目前,電子信息技術已成為我國國民經濟不可或缺的支柱產業(yè)的一部分 ，電 子信息在社會的應用和普及率已被國際社會作為衡量一個國家智能化 ，數字化, 網絡化的重要標志。高中畢

6、業(yè)我選擇了湖南信息學院應用 電子專業(yè),通過近兩年的專業(yè)課程的學 習,我掌握了現代電子技術的基本理論和知識，對最前沿的電子科學技術也有了 一定的了解，并從中獲得的學習的樂趣。在即將畢業(yè)之即我選擇了譚立新老師的電子生日蠟燭作為我的畢業(yè)設計， 也是作為我近兩年來學習的一個總結。第一章 電子生日蠟燭的概述第一節(jié)產品介紹這是一個模擬真實蠟燭的實驗產品，用火點亮，用嘴吹滅。點亮時同時播放“祝你生日快樂”樂曲，吹滅時樂曲停止播放。它能為你的生日增添喜慶氣氛。1.2工作原理：如上圖所示。用熱敏電阻 Rt和微型MIC（駐極體話筒）做燈芯（實現火點 亮嘴吹滅），數只LED圍繞在燈芯周圍，點亮時即是燭光。其工作原理

7、簡述如下：1.2.1. 用火點亮Q3 Q4組成雙穩(wěn)觸發(fā)電路,當用火給熱敏電阻Rt加溫時, 其阻值迅速減小,Q4集電極電壓降低-Q3基極電壓降低-Q3集電極電壓升高 -Q4基極電壓也升高-Q4集電極電壓進一步降低電路發(fā)生翻轉，Q3截止,Q4飽 和,Q4集電極輸出低電平使Q5飽和導通丄ED得電發(fā)光，同時音樂IC也得電開始 演奏祝你生日快樂樂曲。1.2.2. 用嘴吹滅 當嘴對著MIC吹氣時,MIC感應出的電信號經Q1Q2放大后， 由二極管D1整流為正脈沖加至Q3基極,Q3基極電壓升高-Q3集電極電壓降低 -Q4基極電壓也降低-Q4集電極電壓升高-Q4基極電壓進一步升高,雙穩(wěn)電路 再一次發(fā)生翻轉,Q3

8、飽和,Q4截止,Q4集電極輸出高電平使Q5截止丄ED斷電熄滅, 音樂IC也斷電停止播放音樂。1.3動手實踐：按上圖插接好元件.本電路所用元件較前面電路稍多，故連接完成后要仔細檢查,確認無誤后,接入電源,用打火機燒烤Rt,LED應能點亮同時音樂IC開始工 作揚聲器有樂曲播出,然后嘴對MIC吹氣,LED和音樂IC能斷電。1.4注意事項1.4.1.熱敏電阻Rt不能進行直接燒烤，應在其上纏繞金屬絲。1.4.2. 音樂IC的接發(fā)，供電端與觸發(fā)端接于 Q5集電極。1.5所需元器件1.5.1 .微型話筒一個。1.5.2.10K 電阻3個，1M電阻一個，1K電阻2個，100K電阻2個電容一個，電解電容10UP

9、一個。1.5.4. NPN三極管4個，PNPE極管一個。1.5.5. 整流二極管一個，發(fā)光二極管一個。1.5.6. 熱敏電阻一個。1.5.7 .微型揚聲器一個。1.5.8.祝你生日快樂音樂IC 一個。第二章PROTEL 99簡介2.1 PROTEL99的發(fā)展與演變隨著現在科學日新月異地發(fā)展，現代電子工業(yè)也取得了長足的進步， 大規(guī) 模、超大規(guī)模集成電路的使用使印制電路版的走線愈加精密和復雜。 在這種情況 下，傳統(tǒng)的手工方式設計和制作印制電路版已顯得越來越難以適應形勢了。幸運的是電子計算機的飛速發(fā)展有效地解決了這個問題，精明的軟件廠商 針對廣大電子界人士的需求及時推出了自己的電子線路CAD（計算機

10、輔助設計）軟件。這些軟件有一些共同的特征：它們能夠協(xié)助用戶完成電子產品路線的設計 工作，比較完善的電子線路CAD軟件至少具有自動布線的功能，更完善的還應有 自動布局、邏輯檢測、邏輯模擬等功能。PROTEL9就是這類軟件中杰出代表。PROTE軟件的良好信譽以及PROTEL9的卓越表現使之很快成為眾多 EDA 用戶的首選軟件。2.2 PROTEL 99 的特點Protel 99 主要由兩大部分組成：原理圖系統(tǒng)（schematic 99）。它主要用于電路原理圖的設計為印制電路板 的設計打好基礎。印制電路板設計系統(tǒng)（PCB 99。它主要用于印制電路板的設計，產生 最終的PCB文件，直接聯系到印制電路板

11、的生產。2.3電路板設計的基本步驟一般而言，印制電路板設計最基本的完整過程大體可分為3個步驟。原理圖的設計原理圖的設計主要是利用 protel99的原理圖設計系（advancedschematic） 繪制一張電路原理圖。設計者應充分利用 protel99所提供的強大而完善的原理圖繪圖工具、測試工具、模擬仿真工具和各種編輯功能，來實現其目的，最終獲 得一張正確、精美的電路原理圖，以便為接下來的工作做好準產生網路表網路表是電路原理圖設計（sch）和印制電路板設計（pcb）之間的橋梁和紐 帶，它是印制電路板設計中自動布線的基礎和靈魂。 網路表可以由電路電路原理 圖生成，也可以從已有的印制電路板文件中

12、提取。印制電路板的設計印制電路板的設計主要是針對 protel99的另外一個強大的設計系統(tǒng)一印制 電路板設計系統(tǒng)pcb而言的。設計者可以充分利用 protel99所提供的無可比擬 的強大的pcb功能來實現印制電路板的設計工作。簡而言之，電路板設計過程首先是繪制電路原理圖，然后由電路原理圖文件生產網路表，最后在pcb設計系統(tǒng)中根據網路表完成自動布線工作。也可以根 據電路原理圖直接進行手工布線而不必生產網絡表。完成布線工作后，可以利用 打印機或繪圖儀進行輸出打印。除此之外，用戶在設計過程中可能還要完成其他 一些工作，例如創(chuàng)建自己的元件庫、編輯新元件、生產各種表表等。了解了電路板設計的基本步驟之后，

13、是不是覺得設計一塊自己的電路板并不 是一件難事了，事實上要真正設計出一塊滿足技術要求、功能完善、布局合理且可靠、應用、美觀的電路板絕非一朝一夕能做到的。不過沒關系，萬丈高樓平地 起。好了，現在就讓我們正式步入 protel99的神奇世界。第三章電路原理圖的繪制在第一章中我們對電子生日蠟燭的產品介紹和他們的工作原理作了講解， 以 及最后電路的動手安裝實踐也作了一些闡述，在第二章中我們也對 PR0TEL9設 計軟件也作了一些簡單的介紹，那么接下來我們將把平面電路圖用 PROTE99軟 件進行電路原理圖的設計與繪制和印制電路板的設計與繪制， 在這一章節(jié)中我們只介紹PR0TEL9軟件怎么繪制電路原理圖

14、，而印制電路板的設計與繪制我們將 在以后的章節(jié)中介紹。3.1電子生日蠟燭的電路圖如圖3.1 :Svs4-S-5-iuT 人2k口901%n2kHOO05圖3.1電子生日蠟燭的電路圖3.2原理圖的設計步驟正 如前面所介紹的，電路原理圖的設計是印制電路板設計中的三大步驟的 第一步，也是非常重要的一步。電路原理圖設計的好壞直接影響到后面的工作。 首先，原理圖 的正確性是最基本的要求，因為在一個錯誤的基礎上所進行的工 作是沒有意義的；其次，原理圖應該布局合理，這樣不盡可以盡量避免工作出錯， 也便于讀圖、便于 查找和糾正錯誤；最后，在滿足正確性和布局合理的前提下 應力求原理圖的美觀。電路原理圖的設計過程

15、可分為以下幾個步驟：（1）設置電路圖紙參數及有關信息用戶根據電路圖的復雜程度設置所用圖紙的格式、尺寸、方向等參數以及與設計有關的信息，為了以后的設計工作建立一個合適的工作平面。我們在設計的時候設計圖紙的大小為 A4,水平放置，工作區(qū)顏色為233號色，邊框顏色為63 號色。(2) 裝入所需要的元件庫將包含有用戶所需要元件的元件庫裝入設計系統(tǒng)中，以便用戶從中查找和選 定所需要的元器件。我們在設計的時候由于所需的元器件系統(tǒng)都自帶， 所以無需 我們再裝入。(3) 放置元件將用戶選定的元件方置到已建立好的工作平面，并對元件在工作平面位進行 調整，對元件的序號、封裝形式、顯示狀態(tài)等進行定義和設置，以便為下

16、一步的 布線工作打好基礎。由于原件過多， 這一步驟我們就不在講述，經過放置和調整 后的原理圖如下。(4) 電路圖布線該過程實際上是利用PR0TEL9所提供的各種工具、命令進行畫圖工具，將 事先放置好的元器件用具有電氣意義的導線、網絡標號等連接起來，使各元件之 間具有用戶所設計的電氣連接關系。 布線結束后，一張完整的電路圖才算是基本 完成。我們把所有的元器件都列出來后就可以根據圖紙所提供的效果圖進行布 線。(5) 調整、檢測和修改在該過程中，用戶利用PR0TEL9所提供的各種工具對前面所繪制的原理圖 做進一步的調整和修改，以保證原理圖的正確和美觀。這一步驟我們也不做過多 的描述，可根據需要任意的

17、調整。調整完成后進行電氣法則(ERC測試，如有錯誤側進行修改，如沒有可生成網絡表。(6) 補充完善該過程主要是對原理圖做一些相應的說明、標注和修飾，以增加可讀性和可 視性。(7) 保存和打印輸出這部分工作主要是對設計完成的原理圖進行保存、包括存盤、打印輸出等， 以供在以后的工作中使用。以上就是PR0TEL9軟件設計電路原理圖的設計步驟，按照上邊的步驟我們 就能圓滿的設計出一張電路原理圖來，這里具體的操作細節(jié)就不在詳細解說拉，根據以上電路原理圖的設計步驟我們設計出的電子生日蠟燭的電路原理圖見附錄1:這就是我用PR0TEL9軟件制作的電子生日蠟燭原理圖，其中IC芯片原理圖 庫中沒有這個元件，需要我

18、們自己動手制作。關于音樂 IC芯片我將在后面的附 錄中用單片機所學的知識對它進行程序編寫使它發(fā)聲，在后面我們在講述。第四章 印制電路板的設計與繪制在第三章中我們對電子生日蠟燭的電路原理圖進行了設計與繪制，并生成了 印制電路板的設計與繪制所需要的網絡表， 在這一章中我們就利用上一章節(jié)所生 成的網絡表進行繪制電子生日蠟燭的印制電路板。4.1印制電路板的布線流程印制電路板的布線流程，基本上可以劃分為以下幾個步驟，下面我們具體地 來介紹一下各個步驟。繪制原理圖及生成網絡表正如第二章中所介紹的，印制電路板設計工作首先是繪制原理圖，然后由 原理圖生成相應的網絡表，而網絡表正是印制電路板自動布線的基礎和靈魂

19、。網絡表在上一章節(jié)中我們已經生成了，我們直接調用就可以了。規(guī)劃電路板在繪制電路板之前，用戶必須對所用的電路板進行初步的規(guī)劃。比如是采 用單面板、雙面板還是多層電路板，電路板需要多大的尺寸，采用什么樣的連接 器，元件采用什么樣的封裝形式，是雙列直插（DIP）還是其他形式，元件的安 裝位置等等。用戶千萬不要小看這步工作，它直接影響到后續(xù)工作的進行。 如果在這里出現問題，很可能會對后面的工作造成很大的麻煩，甚至使設計工作無法繼續(xù)進行。我們這里所用的是單面板，關于電路板的尺寸我們可以根據自己的需 要任意選擇，。啟動PROTEL99卩制電路板（pcb）編輯器顧明思義，這步工作就是如何進入 protel9

20、9印制電路板（pcb）臂編輯器 的編輯環(huán)境。設置參數啟 動編輯器后，用戶要對元件的布置參數、板層參數、 布線參數等進行相 應的設置。其中有些參數可以直接采用系統(tǒng)缺省值，有些參數必需根據設計要求進行修改，而 有些參數可以根據用戶自己的習慣進行設置?？傊?，參數的設定 是在滿足設計要求的前提下盡量符合設計人員的個人習慣，所以因人而異。裝入網絡表及元件的封裝這一步工作是整個設計工作中一個非常重要的環(huán)節(jié)。前面已經再三強調， 網絡表是自動布線的靈魂，也是原理圖編輯軟件與印制電路板設計之間的接口和 橋梁。對于每 一個裝入的元件還必須有相應的外形即所謂的封裝形式，這也是 自動布線中所不能缺少的。對于封裝的說明

21、包含在網絡表文件中。因此，只有將網絡表和元件的封裝裝入后，才能開始印制電路板的自動布 線工作。布置元件在設定好的電路板的尺寸和外形并裝入網絡表后，程序會自動裝入元件， 并自動將元件布置在電路板的邊界內。 盡管程序可以自動根據電路板的外形尺寸 布置各個元件的位置，但是畢竟不可能完全滿足設計的要求，因此用戶還要對元件的位置進行手工調整，以便順利地進行下面的布線工作。自動布線與手工調整Protel99的自動布線功能十分強大，只要各種參數設置合理，元件的位 置布置得當，自動布線的成功率幾乎是 100%但是，由于算法的限制以及用戶 的特殊要求和習慣，自動布線往往也有許多不盡人意的地方，設計人員還必須靠手

22、工進行調整。手工布線中有很多至關重要的竅門，真正掌握了手工布線的技巧才算是 真正學會了印制電路板的設計。印制電路板文件的保存及打印輸出完成印制電路板的布線工作后，用戶應該及時地將文件進行存盤保存及 打印輸出，以備日后使用。以上就是PROTEL9軟件設計PCB印制電路板的設計步驟，按照上邊的步 驟我們就能圓滿的設計出一張 PCB電路圖來，這里具體的操作細節(jié)就不在詳細解 說拉，根據以上電路原理圖的設計步驟我們設計出的電子生日蠟燭的電路PCB板。4.2電路的焊接在 組裝電路時，先對電路板進行檢查，看有無裂痕，連接導線是否開路等， 在插放元件的時候，最好對每個元件進行檢測，我們購買的畢竟不是軍用元件，

23、有可能存在 一定的誤差。在焊接是要注意元件引腳的正確擺放，特別是一些有 級性的元件，防止插錯了有可能對電路造成短路，在焊接元件時也要注意，特別是對一些精密度高 的元件應注意電烙鐵的溫度，最好不要在風扇下面進行操作， 以免風扇影響烙鐵的溫度，同時要注意焊接技術，不要出現尖角，剪出引腳的時 候，引腳不要留的太 長，避免不必要的干擾。第五章演奏器的原理與設計5.1演奏器原理(1) 片機定時器的定時時間產生不同的頻率的音頻脈沖，經放大后驅動蜂鳴器發(fā) 出不同音節(jié)的聲音。(2) 軟件延時來控制發(fā)音時間的長短，控制節(jié)拍，表1.2是各調1/4節(jié)拍的時間表1.2各調/4節(jié)拍的時間曲調值延時時間曲調值延時時間調4

24、/4125ms調2/4250ms調3/4187ms(3) 把樂譜中的音符何相應的節(jié)拍變換為定時常數何延時時間常數，作為數據表 格存放在存儲器中。由程序查表得到定時常數和延時常數， 分別用來控制定時器 產生的脈沖頻率和發(fā)出該音頻脈沖的持續(xù)時間。 表1.3為單片機晶振頻率為12MHz是，樂曲中的音符，頻率及定時常數之間 的對應表。表1.3音符、頻率及定時常數對應關系C調音符頻率（Hz）半周期（mS定時值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.歌譜3步驟(1) 先把樂譜的音符找出，然后根據表1.3給出的定時值按樂譜的音符順序 建立編碼表TABLE.定時值為16進制4位數，拆開分為2組，如5對應的定時值為FD80H拆分為 FDH和80H兩組。前組裝

26、入定時器的高位 TH0,后組裝入定時器的低位 TL0。程序 中將進行兩次查表來完成一個音符對應的定時器初值裝入。(2) 在程序中使用定時器T0方式1來產生歌譜中各音符對應頻率的音頻脈 沖，P3.4輸出，再經三極管將信號放大后驅動蜂鳴器發(fā)出不同音節(jié)的聲音。(3) 程序中節(jié)拍的控制是通過調用延時子程序 DELAY勺次數來實現，1拍為 748ms即需要用4次DELAY 3/4拍需要調用3次DELAY 2/4拍需要調用2次 DELAY節(jié)拍的控制碼在表TABLE中位于音符的后面。如第一行“ DB0FDH,80H,03H,. ”中，0FDH和80H是音符5的音符碼，其后邊的 03H是節(jié)拍 碼，即3/4拍的

27、時間。(5)當一個音符的發(fā)音時間到時，再查一下音符的定時常數和延時常數。依 此進行下去，就可演奏出悅耳動聽的樂曲。5.2程序匯編語言編寫的歌曲演奏源程序 FS03.ASM弋碼如下:01:org00h;主程序起始地址02:jmpstart;跳至主程序03:orgobh;定時器t0中斷入口04:jmpext0;跳轉至t0中斷子程序05: start:movtmod,#00000001b ;設置t0方式106:movie,#10000010b;允許t0中斷07:movdptr,#table;存表首地址08: loop:clra清0;查表09:movea,a+dptr10：movr1,a；定時器高8位

28、存入r111:incdptr；扌曰針加112：clra；清013:movea,a+dptr；查表14:movr0,a;疋時器低8位存入r015:orla,r1；進行或運算16:jzn ext0J全0為休止符17:mova,r018:anla,r1;進行或運算19:cjnea,#Offh, next;全1表示樂曲結束20:jmpstartJ從頭開始循環(huán)演奏21: next: movth0,r1;裝入高位定時值22:movtl0,ro入低位定時值23:setbtr0j啟動定時器t024:jmpn ext1;跳轉至n ext1處25: nextO:clrtrO關閉定時器，停止發(fā)音26： next1:

29、clra清027：incdptr;指針加128：movca,a+dptr;查延時常數29：movr2,a;延時常數存入r230:loopacalldelay;調用延時子程序31：djnzr2,loop1;控制延時次數32：incdptr;指針加133：jmploop;跳轉至loop處34： extO:movth0,r1;重裝定時值35：movtl0,r036：clpp3.4;反相輸出37：retiJ中斷子程序返回38： delay:movr7,#0239： d2:movr6,#18740： d3:movr5,#24841：djnzr5,$42:43:44：延時子程序返回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結束碼dbend；程序結束;編碼謝辭在這次機械設計的大作業(yè)即凸輪機構的設計與實踐中我遇到了很多的問題。但我的指導老師在我完成這次作業(yè)中給予了我很大的幫助，如我在做凸輪機構的設計時不知道該怎么進行時，老師給我講解了其設計的精髓和應該注意的問題， 幫助我很好的完成了這次設計和實踐。在此我深深的感謝老師你對我的幫助和指導。讓我在社會實踐的道路上有了 新的認識和體會，更加深刻的理解和明白了機械設計的精