Word版可编辑-北京交通大学简易电子琴课程设计报告精心整理.doc

一、 设计要求与任务：1.学习调试电子电路的方法，提高实际动手能力。2.了解由555定时器构成简易电子琴的电路及原理。二、 总体框图：、三、预备知识：1.555定时器的相关知识555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成单稳态触发器、自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图所示： 由555定时器构成的多谐振荡器如图1所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚） 和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发 端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使 电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关 。充电时间常数T充=（R1R2）C。由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电 容的放电时间有关，放电时间常数T放R2C0随着C的放电，uc下降，当uc下降到（1/3）Vcc时，输出uo。 为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电 路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/32/3）Vcc 之间变化。图1（b）所示为工作波形。图1 555定时器构成的多谐振荡器电路及工作波形【逻辑功能】RSTTHTROUT0XX012/3VCC1/3VCC011/3VCC不变12/3VCC2/3VCC1/3VCC12、简易电子琴各音阶对应频率：8个音阶的振荡频率分别由1、2、3、4、5、6、7、8号数字键控制，其频率分别是：1 - 261.6HZ ； 2 - 293.6HZ；3 - 329.6HZ； 4 - 349.2HZ；5 - 392HZ； 6 - 440HZ；7 - 493.8HZ ；8-523HZ。可以通过改变R的阻值来调节出各个频率，从而产生相对应的音阶。四、设计：1.各个模块及其功能：（1）按键模块：该电路包括按钮开关，定值电阻，555振荡器和扬声器三部分组成，在电路板上安装八个按键开关，分别接入对应的电路中来控制输出频率。采用一个单刀单掷开关，从左到右依次闭合开关，可以获得所需的频率。（2）音调发声模块：整个电路设计的关键， 由一个555芯片和几个电容以及电阻组成多谐振荡器，经过可调电阻输出设计所需对应的频率。（3）音响模块：在输出端接一喇叭组成音响，将输出的电信号转化成音频信号。2.设计方案：初步方案仿真图：所需器件列表：元件元器件的值个数NE555芯片无1开关无8电源12V1电阻R950K1电阻(R1-R8)R1-R8：148K，127K ,95K,86K,66K,48K,32K,25K。8电容C110nF2电容C24.7nF1电容C322nF1扬声器813、仿真结果：（1）开关1闭合（2）开关2闭合（3）开关3闭合（4）开关4闭合（5）开关5闭合（6）开关6闭合（7）开关7闭合（8）开关8 闭合上述方案为我们最初的简易电子琴设计电路图及仿真结果。为了使制作出的实物发声效果更好，我们又对原方案进行了一些补充和修改。方案如下：在输出端加上放大器，放大振荡器产生的信号，然后再输出。五、改进方案：所需器件列表：元件元器件的值个数NE555芯片无1小功率集成放大器LM386无1开关无9电源5V1电阻R936K1电阻(R1-R8)27.12K,24,088K,11.052K,20.3K,18.08K,16.1K,7.39K52.09K8电容C14.7uF1电容C20.01uF1电容C3，C40.022uF2电容C51u