可预设音调的音响电路面包板模拟--电子技术课程设计论文.doc

中国地质大学长城学院

模拟电子技术课程设计

题 目:
可预设音调的音响电路

系 别
信息工程学院
学生姓名

专 业
电气工程及其自动化
学 号

指导教师

职 称
高级工程师

2016年 12 月 10 日

目 录
摘 要 1
1.绪 论 2
1.1设计目的及意义 2
1.2设计内容与要求 2
1.3主要元器件 2
1.4主要工具、器材： 3
2.收音机的工作原理 4
2.1电路原理图 4
2.2可预设音调的音响电路的工作原理 4
3.面包板设计 5
3.1主要元件识别及功能描述 5
3.1.1电阻 5
3.1.2电解电容 5
3.1.3瓷片电容 5
3.1.4 CD4012、CD4013 5
3.1.5 CD4069 5
3.1.6 CD4017 6
3.1.7 555定时器 6
3.2制作过程 7
3.2.1元器件的准备 7
3.2.2安装元器件 7
3.3安装完的面包板 8
4.实物调试 9
4.1检查电路 9
4.2可预设音调的音响电路的调试 9
5.总结 9
参考文献 10

可预设音调的音响电路
摘 要
音箱是现在人们娱乐消遣的必备小电器，但是我们从来没有关注过其电路的制作与设计过程，所以这次的课程设计让我体验了一次可预设音调的音箱电路的设计与组装。
这次的课程设计，先是通过设计电路图，然后再根据自己的电路图，在一个叫做proteus的软件上进行仿真，在软件上仿真成功后，再实际用面包板进行组装。整个电路由与门电路、十进制计数器、多个二极管和三极管等组成。本论文主要内容是对可预设音调的音响电路的设计和仿真以及面包板的实际制作。
这个音响电路在扬声器中可呈现五个音调，中断一会，再重复5个音调，中断时间与发声时间一样长，所以还可以通过改变4017芯片的输出端，实现发出不同节奏的音响，十分有趣。

关键词：音响电路； 预设音调； 面包板

1.绪 论
音乐这种传递人类感情的艺术形式，它是需要一种载体来表达，而最好表达的便是高保真音响，如实地还原音乐，表达音乐。让人们从完全真实的音乐重放中汲取音乐的灵魂。 
音响是心理学、建筑声学、光学、电子学、计算机、自动控制及音乐等多学科相互渗透而形成的一门边缘。它是一门技术，同时又是一门艺术，技术是手段，艺术是目的。
本次课程设计，首先使我了解了音响电路的组成，在设计的过程中，用到了一个叫proteus的软件，这个软件十分强大，庞大的数据库中提供了我所需要的各种元器件，通过百度可以查到其对应数据库中的代码。经过各种尝试和改进后，终于生成了我所需要的电路，在电脑上得到了仿真成功的效果，让老师验收之后，终于可以实际在面包板上操作。经过实际的拼插和调试，终于实现了预设印音调的音响电路。
从中我不光学到了制作面包板的专业知识，还学到了认真仔细的心态，更改变了我以后对待各种事情的态度。
1.1设计目的及意义
本次课程设计的目的主要是熟悉各个元器件的型号特点，基本掌握电路设计的基本思路和方法，掌握面包板的制作方法。
1.2设计内容与要求
课程设计的要求是了解可预设音调的音响电路的工作原理和内部结构，熟练掌握可预设音调的音响电路，提出系统的设计方案，对所设计电路进行调试。在此基础上可进行创新设计，如改善电路性能。培养分析问题、发现问题和解决问题的能力并掌握电路设计的基本思路和方法。
1.3主要元器件
名 称
编 号
参考数值
名 称
编号
参考数值
电阻
R1
1MΩ
二极管
VD2
1N4148
电阻
R2
200kΩ
二极管
VD3
1N4148
电阻
R3
100kΩ
二极管
VD4
1N4148
电阻
R4
47kΩ
二极管
VD5
1N4148
电阻
R5
27kΩ
三极管
VT1
9013
电阻
R6
10kΩ
三极管
VT2
9012
电阻
R7
100kΩ
集成电路
IC1
4069
电阻
R8
1kΩ
集成电路
IC2
4017
瓷片电容
C1
103
集成电路
IC3
555
瓷片电容
C2
103
电源
6V
4节5号电池
二极管
VD1
1N4148
扬声器
BP
8Ω
1.4主要工具、器材：
（1）万用表一个
（2）镊子一个
（3）剪线钳一部
（4）导线若干
（5）四节5号电池
（6）集成电路IC1：电路中器减少元器件的作用和提高性能、方便应用
（7）电路图、元件清单

2.收音机的工作原理
2.1电路原理图
原理图

2.2可预设音调的音响电路的工作原理
这是一个可以自行预设音调的音响发生电路，其电路原理图如图所示，玉门电路IC1A、IC1B和R1、C1的充、放电使电路产生振荡，其振荡输出经过IC1C缓冲、整形后，输出矩形脉冲波，加至IC2的CP端（第14脚），做为时钟信号，振荡频率可通过选择R1、C1的值来确定。
IC2是由4017组成的十进制计数器，在CP端（第14脚）的时钟脉冲上升沿的作用下，输出端Q0-Q4D的共5个输出端分别经过二极管VD1-VD5和R2-R6，再通过R7加到由VT1、VT2组成的互补音频振荡器，振荡器自身振荡频率由C2、R8的值决定。但由于R2-R6的阻值各不相同，因此加在VT1基极的电压有所不同，从而导致VT1、VT2组成的振荡器频率发生改变，并推动扬声器BP发出音色各异的声音。因此，只要自行选择R2-R6的阻值，就可以实现事先预设音调的音箱发声。

3.面包板设计
3.1主要元件识别及功能描述
3.1.1电阻
3.1.2电解电容
图1所示为电解电容，在安装电解电容时要求电容的管脚长度要适中，要正确判断管脚的正，负极，否则不能完成实现收音功能。并且电解电容要紧贴电路板立式安装焊接，太高就会影响后盖的安装。
图 1 电解电容
作用：隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。
旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。
耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路。
滤波：将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流。
储能：储存电能，用于必须要的时候释放。
3.1.3瓷片电容
如图2所示为瓷片电容， 瓷片电容和电解电容一样，要求其管脚的长度要合适。在焊接瓷片电容时不必考虑它的正负极性。
MLCC(1类)—微型化,高频化,超低损耗,低ESR,高稳定,高耐压,高绝缘,高可靠,无极性,低容值,低成本,耐高温.主要应用于高频电路中.
图 2瓷片电容
MLCC(2类)—微型化,高比容,中高压,无极性,高可靠,耐高温,低ESR,低成本.主要应用于中,低频电路中作隔直,耦合,旁路和滤波等电容器使用。
3.1.4 CD4012、CD4013
图 3三极管
晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。
CD4012为PNP型三极管，CD4013为NPN型三极管。

3.1.5 CD4069
CD4069作用是6路反向器，有14根引脚了1和2，1输入2输出，其他类似3和4，5和6，8和9，10和11，12和13，7是vss，14是vcc
图5 CD4069管脚图
图4 CD4069

3.1.6 CD4017
CD4017 是5 位Johnson 计数器，具有10 个译码输出端，CP、CR、INH 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。
图7 555计时器
图6 CD4017

3.1.7 555定时器
555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平。

3.2制作过程
3.2.1元器件的准备
（1）首先根据元器件清单清点所有元器件，检查有无缺失现象；目测元件外观，检查有无损坏。
（2）利用色环读出电阻阻值，并用万用表测试，两者进行比对。将正确的电阻归类放好。
（3）正确辨别二极管、三极管和电解电容的极性。
（4）将所有元器件 L 的漆膜、氧化膜清除干净，然后进厅搪锡（如元器件引脚未氧化则省去此项），检查面包板是否完好，特别要柱意板的边缘是否完好。
（5）检查电源盒有无断路或接触不良的地方。
3.2.2安装元器件
安装前首先应了解面包板的结构：最上面相当于一根导线，中间每一列相当于一根导线，最下面相当于一根接地线。
（1） 安装电阻，测好电阻的阻值然后放在纸上，避免漏掉电阻，安装完电阻之后我们需要用万用表检验一下各电阻是否还和以前的值是一样的。
（2） 安装可调电阻。
（3） 安装555芯片，注意引脚（从下到上从左到右依次为12345678）。
（4）安装电解电容，特别要注意长脚是“+”极，短脚是“-”极。
（5）安装三极管，—定要认清“e”，“b”，“c”三管脚。
（6）安装喇叭和电源盒，注意接在电源极和接地极两端。
3.3安装完的面包板
图8

图9

4.实物调试
4.1检查电路
(1)检查各级晶体管的型号安装位置和管脚是否正确。
(2)检查电解电容的引线正、负接法是否正确。
(3)检查电源线和接地线是否都连在一起。
4.2 可预设音调的音响电路的调试
通过旋转可调电阻检查能否改变音响的音调和喇叭发声的快慢。
由于555的脉冲信号，使电容103充放电，产生了振荡频率作用于4017十进制计数器的输出端，再通过不同的二极管和定值电阻产生了不同音调的声音，从而达到了预设音调的功能。
5.总结
这次的课程设计是我大学以来第一次接触面包板和仿真软件，虽然原件是现成的，但是电路的设计和面包板的制作过程还是让我学到了很多东西。
虽然这次课程设计困难重重但在我们小组的团结努力之下都一一克服了让我体会到了成功的喜悦，并且让我们对电子产品有了更深得了解，特别是对电路的分析以及调试工作，在电路组装调试过程中显得特别重要，通过调试可以更直接的找出故障的原因，对电路的一些基本工艺技术标准也有更进步的了解，把电路的设计工作做得更好，在今后的学习中我会不断努力，创造出更多的更有特色的电子产品。
在这次课程设计中让我明白了学习模电的重要性，学习好模电知识并且能为自己所用是多么不容易的一件事，通过这次的课程设计会激励我更加努力地学习模电课程。
参考文献
[1]王晓鹏.面包板电子制作68例.化学工业出版社,2012
[2]邱关源.电路[M].北京高等教育出版社,2008
[3]王志刚.龚洁星.现代电子线路[M]北京:清华大学出版社,2003
[4]高吉祥.高频电子线路[M]北京:电子工业出版社,2003

目 录

第一章 总论........................................................... ........................1
1、项目名称及承办单位................................................................1
2、编制依据........................................................ ...........................4
3、编制原则....................................................................................5
4、项目概况..................................................... ..............................6
5、结论............................................................................................6
第二章 项目提出的背景及必要性................................................8
1、项目提出的背景........................................................................8
2、项目建设的必要性....................................................................9
第三章 项目性质及建设规模........................................................13
1、项目性质...................................................................................13
2、建设规模...................................................................................13
第四章 项目建设地点及建设条件................................................17
1、项目建设地点............................................................................17
2、项目建设条件............................................................................17
第五章 项目建设方案..................................................................25
1、建设原则...................................................................................25
2、建设内容...................................................................................25
3、工程项目实施...........................................................................33
第六章 节水与节能措施..............................................................37
1、节水措施...................................................................................37
2、节能措施...................................................................................38
第七章 环境影响评价.................................................................39
1、项目所在地环境现状...............................................................39
2、项目建设和生产对环境的影响分析.......................................39
3、环境保护措施…………………………………........…...........40
4、环境影响评价结论……………………………..…………… 42
第八章 劳动安全保护与消防.....................................................44
1、危害因素和危害程度...............................................................44
2、安全措施方案............................. .............................................44
3、消防设施………………………........................................…...45
第九章 组织机构与人力资源配置.............................................46
1、组织机构...................................................................................46
2、组织机构图...............................................................................46
第十章 项目实施进度..................................................................48
1、建设工期............................................... ...................................48
2、项目实施进度安排...................................................................48
3、项目实施进度表................................... ...................................48
第十一章 投资估算及资金筹措..................................................49
1、投资估算依据...........................................................................49
2、建设投资估算...........................................................................49
3、资金筹措方案...........................................................................50
第十二章 经济分析......................................................................52
1、国民经济评价...........................................................................52
第十三章 社会评价......................................................................54
1、项目对社会的影响分析..........................................................54
2、互适性分析..............................................................................55
3、社会风险分析..........................................................................55
4、社会评价结论..........................................................................56
第十四章 工程招标.....................................................................57
1、发包方式..................................................................................57
2、招标组织形式..........................................................................57
3、招标方式..................................................................................58
4、本项目招标形式和招标内容..................................................58
第十五章 结论与建议..................................................................60
12.1结论........................................................................................60
12.2 建议.......................................................................................60

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