小型电子声光礼花器毕业设计论文.docx

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小型电子声光礼花器毕业设计论文

小型电子声光礼花器毕业设计（论文）

摘要

小型电子声光礼花器是模拟礼花燃放装置，节日和庆典时燃放礼花，其绚丽缤纷的图案，热烈的爆炸声、欢乐的气氛，能给人们留下美好的印象，但有一定的烟尘污染和爆炸危险隐患。

本课题设计可以模拟礼花燃放装置，达到声型兼备的效果，给人们在安全、环保的环境中带来轻松愉快的氛围。

电路结构新颖、元件不多、调试简单。

可供小型企业工程技术人员开发设计参考。

该装置可在家庭庆典、朋友聚会、联欢晚会、儿童玩具及一些趣味性等场所使用。

关键词：

小型电子声光礼花器；节日礼花；环保

Abstract

Smallelectronicacousto-opticceremonyflowerissimulatedfireworkssetting-offdevice,festivalsandcelebrationswhenthedischargeoffireworks,theradianceofapattern,awarmexplosion,thejoyfulatmosphere,cangivepeopleagoodimpression,buttherearesomedustpollutionandthedangerofexplosionhazard.Thistopicdesigncansimulatefireworkssetting-offdevice,toachievesoundtypeandeffect,safety,environmentalprotectiontothepeopleintheenvironmentbringsarelaxedandhappyatmosphere.Novelcircuitstructure,elementisnotmuch,easydebugging,suitableforhomemade.Alsoavailableforsmallenterpriseengineeringandtechnicalpersonnelopendesignreference.Thedevicecanbeusedforthecelebrationoffamily,friends,Gala,children'stoysandsomeinterestingplaces.

Keywords：

Smallelectronicacousto-opticceremonyFlower；Festivalfireworks；environmentalprotection

第1章绪论

1.1课题背景及目的和意义

1.1.1课题背景

随着环境保护力度的加强，我国各大城市相继规定，节假日在市区范围内禁止燃放礼花炮竹，当下我国正在大力提倡建立和谐社会，而建设和谐社会的一个重要方面就是环境保护，城市环境在得到良好改善的同时，节日欢娱的气氛却降低了不少，受到电子鞭炮的启发，本设计采用LED作为光源模拟礼花绽放时的形态，用LED取代小型灯泡作为电子礼花器的显示器件具有节能，工作寿命长，高亮度，多发光颜色，响应快等优点。

更促进了电子礼花器技术的迅速发展。

电子礼花器是利用现代电力电子技术制作出的模拟烟，用LED取代小型灯泡作为电子礼花器的显示器件具有花燃放的电子产品，随着电力电子技术的发展和创新，使得电子礼花器制作技术在不断地创新，电子礼花器和花炮相比，二者的成本都随着能出现更加绚丽缤纷的图案而增加，但电子礼花器对环境不会有任何的污染而花炮则会产生更严重的环境污染，这一成本反转点日益向电子礼花器移动，这为电子礼花器提供了广泛的发展空间。

电子礼花器环保化是其发展的方向，环保化使电子礼花器市场化，并使电子礼花器进入更广泛的应用领域，特别是在娱乐场所的应用，另外电子礼花器的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

1.1.2课题目的和意义

工程上的目的和意义：

节日和庆典时燃放礼花，其绚丽缤纷的图案，热烈的爆炸声、欢乐的气氛，能给人们留下美好的印象，但有一定的烟尘污染和爆炸危险隐患。

本电路可以模拟礼花燃放装置，达到声型兼备的效果，给人们在安全、环保的环境中带来轻松愉快的氛围。

电路结构新颖、元件不多、调试容易，适合自制。

也可供小型企业工程技术人员开放设计参考。

设计上的目的和意义：

该设计的课题在完成的过程中将用到我大学四年学到的知识，尤其是检验我对数字电子技术和模拟电子技术的学习情况，考查我设计电路，搭接电路，调试电路及焊接电路的能力。

对我的专业知识和动手能力进行考核。

1.2小型电子声光礼花器的发展概况

随着科学技术的不断发展小型电子声光礼花器模拟礼花燃放，能够达到燃放烟花的的效果，主要以围绕各类集成电路，集成芯片，高频振荡电路之间相互控制作用的高新电子技术，以单片机为基础来设计模拟礼花燃放。

1.3国内外发展动态

国外欧美发达国家极少生产烟花，其主要原因是生产，储存及运输过程中容易产生爆炸，非常危险。

这些国家主要从发展中国家进口，中国作为火药发明国和法炮生产的传统地，自然是最大的输出国。

在国外也有一些发展中国家的专业厂家生产礼花器。

这些企业对烟花生产的研究很少，主要从事燃放效果的的研究，如采用计算机来控制燃放时间和燃放的先后次序，以达到理想的燃放效果。

我国是世界花炮的主要原产地，约占世界忠产值的80%，年产值超过100亿元。

在国内，湖南省和江西省是主要烟花生产基地。

湖南省浏阳市是我国最大的花炮生产基地，全市共有花炮生产企业774家，其中出口花炮企业106家，产品畅销100多个国家和地区，年产值30亿元，约占浏阳市GDP的10%。

礼花器是浏阳花炮中的主要出口产品，也是国外庆典必备的消费品，约占全市总产量的33%。

现在，浏阳生产的礼花弹主要以黄板纸为材料，纸张等原辅材料的消耗居高不下，边角废料不能充分利用以及纸张价格的上涨已成为礼花弹发展的瓶颈。

以年产礼花弹10万箱，创产值2000万元的企业为例，年耗做礼花弹壳的黄板纸为150吨，按现行价格1900元/吨计算，需28.5万元。

纸张的损耗高达35%，即每年有近6万元资金变成角废料而白白流失。

这种规模的企业每年各种纸张的边角废料高达30万吨，这不能不说是一笔惊人的浪费。

然而限于目前的生产工艺，这种浪费是无法避免的。

1.4课题研究的主要工作

本毕业设计主要是分析对比了烟花礼炮的优缺点。

研究思路针对相对简单的电子电力技术来设计的简单的电子线路，依据时基集成电路的原理，通过十进制集成电路，通过双向模拟开关来驱动相应的三极管，点亮相应的LED。

重点针对电子礼花器发光部分的工作特性。

利用时基集成电路555IC2构造了电子礼花器的发声系统。

本工作针对电子礼花器，主要采用电子制作装置，由模拟礼花色彩的发光电路和模拟礼花爆炸声的发声电路两部分构成。

第2章小型电子声光礼花器的设计方案

2.1小型电子声光礼花器的主要技术指标

1、模拟的礼花燃放声音要有0.1—1s的停顿时间

2、效果模仿时，要将红绿蓝三个发光二极管呈三角形装置

3、有条件可在发光的前方装置由透光口组成的礼花图案的面板

2.2系统结构框图

图2-1小型电子声光礼花器基本组成方框图

2.2.1系统电路功能设计

1.电源AC：

为电路的正常工作提供维持电路中有持续电流，为电路提供电能。

2.时基集成振荡电路：

由它构成方波发生器，发出的方波振荡信号分二路送出。

一路送至发光电路部分，另一路送至发声电路部分。

3.发光电路：

由时基集成电路555IC1发出振荡信号触发十进制集成电路计数器IC3（CD4017），输出导通集成电双向模拟开关CD4066，驱动三极管T1～T3，导通发光二极管LED1～LED6发光.

4.发声电路：

由时基集成电路555IC1输出方波信号经过微分电路使IC2的4脚才能保持高电平“1”来驱动扬声器。

5.模拟开关驱动电路：

由集成电双向模拟开关CD4066组成。

6.集成电路555IC1，IC2的工作原理：

根据555定时器的结构和工作原理，

、

、C是555定时器的外接元件，定时器2脚和6脚连接起来接

，晶体管VT集电极（7脚）接到R1和

的连接点上。

接通电源前，电容C上无电荷，所以在接通电源的一瞬间，因电容C来

不及充电，故电容C两端的电压为0V，输出端为

高电平，VT截止，直流电源通过电阻

、

向电容C充电，电容电压开始上升，充电的时间常数

（2-1）

当电容C充电达到2Ucc/3时，电路的状态发生翻转

，端输出低电平，VT饱和导通，此时电容C、

和VT构成了放电回路，电容C开始放电，放电常数

（2-2）

当电容两端电压

下降到,时，

输入端又变回了低电平，则端输

出高电平，同时晶体管VT由导通变截止；电源通过R1、

重新向C充电，重复上述过程。

电容充电时，时间常数

，起始值

，终了值

，转换值=

，代入RC过渡过程计算公式可得，电容充时间为

（2-3）

电容放电时，时间常数

，起始值

，终了值

，转换值

=

，代入RC过渡过程计算电容的放电时间为

（2-4）

根据课题的技术指标要求，设定模拟礼花燃放声音0.77秒，停顿时间0.7秒，根据IC1的时基振荡电路将C2定位为10uF由公式（2-3）和（2-4）可求的R1的值为10K

和

VR1的值为100K。

调整电位器VR2可改变IC2的振荡频率，以使扬声器发出类似礼花的声响，根据IC2的时基振荡电路将C5定位为100uF由公式（2-3）和（2-4）可求的R5的值为28K

和

VR2的值为14K。

2.3方案设计

本课题研究的小型电子声光礼花器是将主要通过555振荡电路来驱动模拟礼花色彩的发光电路和模拟礼花爆炸声的发声电路，模拟礼花燃放装置，达到声型兼并的效果。

在本课题中用到的是555，C4017，CD4066芯片。

2.3.1基于时基集成555振荡电路的电路设计

时基集成电路555在电路结构上是由模拟电路和数字电路组合而成，它将模拟功能和逻辑功能兼融为一体，能够产生精确的时间延迟和振荡，由它构成方波发生器发出方波振荡信号给发光电路部分和发声电路部分送去脉冲触发信号；根据其工作原理和计算公式（2-3），（2-4）计算出发出振荡信号时间为0.77秒，停顿的时间为0.7秒。

图2-2555定时器内部结构图2-3555引脚排列

2.4单元电路的设计

2.4.1发光电路

发光电路是由十进制集成电路计数器CD4017，二极管D1～D12，集成电双向模拟开关CD4066

（1）、

（2）、（3），三极管T1～T3，发光二极管LED1～LED6组成；由时基集成电路555IC1构成的方波发生器发出方波振荡信号送至十进制集成电路计数器CD4017作为触发信号，使其进行计数。

每次计数的结果（CD4017的Q0～Q6之一为“1”时），分别由二极管D1～D12传输到相应的集成电双向模拟开关CD4066的控制端，可使三个CD4066

（1）、

（2）、（3）或单独或组合导通。

这样NE555IC1的方波信号就可以通过模拟开关驱动相应的三极管T1～T3饱和导通，点亮相应的发光二极管LED1～LED6。

方波振荡信号驱动三极管时，要先经过一个由电阻Rb和电容Cb组成的微分电路，根