电子鞭炮电路的设计.doc

. PAGE .. 电子鞭炮电路的设计 黄 () 摘 要 本系统是电子鞭炮电路，是一种模拟传统鞭炮燃放的电子产品。本设计电路主要由光控触发电路、音响效果电路和闪光控制电路组成。在有足够的光照射到光敏电阻上时，光控触发电路开始工作，触发音响效果电路和闪光控制电路同时通电工作，模拟出普通鞭炮燃放时的场景。本次设计制作简单，成本低，性能稳定，而且安全，绿色环保，有望代替普通鞭炮。 关键词 鞭炮； 光控电路； 音响效果电路； 闪光电路； 电子设计 1 绪论 1.1 设计背景 随着时代的不断进步，人们的环保意思不断增强，也对自己所处的环境提出了更高的要求。尤其在过节的时候，人们对环境的要求更高。在中国过节时燃放鞭炮是中国的传统习俗，鞭炮是吉祥的象征，每逢佳节、喜庆之日炮竹声震耳欲聋，彩色火花满天飞舞，给人以欢欣与鼓舞。但是鞭炮不仅会污染环境，也会造成各种伤残及火灾事故，给国家和人民带来了意外的经济损失。中国是一个环境污染比较严重的国家，治理环境污染已经刻不容缓。为了解决传统鞭炮的缺点，电子鞭炮应运而生，它不仅能发出普通鞭炮的模拟声，且能随着响声并发出闪光，以假乱真。电子鞭炮无污染，不会发生伤残及火灾事故，又能重复使用，还能大大减少经济支出。时下，电子鞭炮已露头角，并引发了电子烟花、电子火箭等新的“家族”，形成了一股佳节电子娱乐的大潮。在春节等节日勾勒出喜庆的欢声笑语。估计保守，该电子娱乐产品将拥有年20亿的大市场。 1.2 设计任务及要求 设计任务：设计一个电子鞭炮电路，能够模仿普通鞭炮的点燃 设计要求： 电路工作时能够发出鞭炮燃放的声音 电路工作时能够出现鞭炮燃放时的闪光效果 电路可以反复使用 2 系统方案设计 电子鞭炮电路一般由光控触发电路、音频产生及音频放大电路、闪光电路等几部分组成。在这个基础上，设计出两个方案以供选择。 方案一基本框图如图2-1所示。 图2-1 方案一组成框图 接通电源开关后，当用火柴或打火机去接近热敏电阻，热敏电阻所受的温度升高而阻值变小，晶闸管将电流放大。音频产生电路通电工作，输出端输出音效电信号。该电信号一路经音频放大电路放大后，驱动扬声器发出响亮的鞭炮声；另一路经晶闸管放大后，驱动发光二极管闪光，十分醒目。 方案二基本框图如图2-2所示。 图2-2 方案二组成框图 接通电源开关后，用点燃的火柴或打火机接触光敏电阻时，热敏电阻受光照射使阻值急剧变小，单向可控硅导通，电源导通开始输出电流信号。音频产生电路通电工作。其输出的音效电信号一路经音频放大电路放大后，驱动扬声器发出鞭炮声；另一路作为计数器的计数脉冲信号，使其输出端依次循环输出高电平，发光二极管依次轮流导通，轮流发光。 通过比较，方案一电路的闪光部分需要用到放大型晶闸管和数个发光二极管，二极管同时发光；而方案二电路的闪光部分用到了脉冲计数器和数个发光二极管，二极管依次闪光，显而易见后者更加接近真实鞭炮的燃放效果。同时方案一的触发电路用的是热敏电阻，而方案二的触发电路用的是光敏电阻，相对来说光敏电阻更加容易控制而且比较安全。而两个电路的音响效果电路是一样的。综上所述，选择方案二。 3 单元电路设计 3.1 光控触发电路 光控触发电路是指电源导通与否是由光控制的电路。光控触发电路主要的元件是光敏电阻和单向可控硅。 （1）光敏电阻 图3-1 光敏电阻符号及原理图 光敏电阻又叫光感电阻，如图3-1所示。其工作原理是基于内光电效应。 光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻一般用于光的测量、光的控制和光电转换。 （2）单向可控硅VT 单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。 如图3-2所示，单向可控硅是由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件。与具有一个PN结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制；与具有两个PN结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。 可控硅导通条件：一是可控硅阳极与阴极间必须加正向电压，二是控制极也要加正向电压。以上两个条件必须同时具备，可控硅才会处于导通状态。另外，可控硅一旦导通后，即使降低控制极电压或去掉控制极电压，可控硅仍然导通。可控硅关断条件：降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压，使阳极电流小于最小维持电流以下。 阳极 阳极 A P1 N1 P2 N2 G G 控制极 K K 阴极 图3-2 单向可控硅结构 图3-3即为光控触发电路，RG为光敏电路，VT为单向可控硅。 图3-3 光控触发电路 接通电源开关S后，用点燃的火柴或打火机去烧鞭炮引信时，RG受光照射