电子线路课程设计--简易电子琴电路设计.doc

电子线路课程设计简易电子琴电路设计姓名： 饶辉 学号： 14 专业： 电子信息工程 班级： A0821 实验室：电子信息实验楼302 组别： 同组人员： 王平 1、 课程设计目的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。3.能够对电子电路、电子元器件等方面的知识有进一步的认识，独立对其进行测试和检查。4.了解怎么用频率的不同实现音乐的1、2、3、4、5、6、7、i.5.培养学生的创新能力。2、 设计任务及要求1. 各个音频输出波形测试2. 每个音符的中心频率偏移不大于5Hz。3. 主要单元电路和元器件参数的计算、选择。4. 画出总体电路图。5. 安装自己设计的电路，按照自己设计的电路，在模拟电子实验箱上连接电路根据电路检查是否有接错的。6. 提交格式上符合要求，内容完整的设计报告。3、 实验器材元件C1 0.1uC2 0.01uC3 100uLS1 SPEAKERR01 10kR1 34kR2 28kR3 23kR4 20kR5 16kR6 12kR7 9kR8 7kR9 滑动变阻器5kS1S8 按键8个U1 555模拟电子实验箱4、 实验原理本次制作的电子琴由八个音调组成，分别是dou、ruai、mi、fa、sou、la、ci、dou。频率分别是264、297、330、352、396、440、496、528Hz。我们通过电阻、电容和NE555构成多谐振荡电路，通过改变电阻的大小来改变输出的频率从而改变音调。1、555模块电路（1）多谐振荡器的工作原理多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故 称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之 间来回转换，故又称它为无稳态电路。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，Rx的连接处。由于接通电源瞬间，电容C1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C1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T1=(R1+Rx)C1ln2。由于放电管VT导通，电容C1通过电阻Rx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T2=RxC1ln2，随着C1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C1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电容C1的充电时间T1和放电时间T2各为： T1=(R1+Rx)C1ln2 T2=RxC1ln2 故振荡周期为 T=T1+T2=(R1+2RX)C1ln2振荡频率为 f=1/T=由上式可求出8个音调需要的电阻Rx分别是34k、28k、23.3k、20.6k、16k、12.5k、8.9k、7k。（2）.集成555定时器有双极性型和CMOS型两种产品。一般双极性型产品型号的最后三位数都是555，CMOS型产品型号的最后四位数都是7555.它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。器件电源电压推荐为4512V，最大输出电流200mA以内，并能与TTL、CMOS逻辑电平相兼容。其主要参数见表8.1。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 【内部原理图】Vi1（TH）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。Vi2（TR）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR。VCO：控制电压端。VO：输出端。Dis：放电端。Rd：复位端。555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络，产生VCC和VCC两个基准电压；两个电压比较器C1、C2；一个由与非门G1、G2组成的基本RS触发器（低电平触发）；放电三极管T和输出反相缓冲器G3。Rd是复位端，低电平有效。复位后, 基本RS触发器高端为1（高电平），经反相缓冲器后，输出为0（低电平）。【逻辑功能】RSTTHTROUT0XX012/3VCC1/3VCC011/3VCC不变12/3VCC2/3VCC1/3VCC时，写为VTH=1，当TH端的电压2/3VCC时，写为VTR=1，当TR端的电压1/3VCC时，写为VTR=0。 低触发：当输入电压Vi2VCC2/3 且Vi11/3VCC 且Vi12/3VCC，则VTH=1，比较器C1输出为低电平，无论C2输出何种电平，基本RS触发器,经输出反相缓冲器后，VO0；T导通。这时称555定时器“高触发”。555定时器的“低触发”、“高触发”和“保持”三种基本状态和进入状态的条件（即VTH、VTR的“0”、“1”）必须牢牢掌握。 VCO为控制电压端，在VCO端加入电压，可改变两比较器C1、C2的参考电压。正常工作时，要在VCO和地之间接001F（电容量标记为103）电容。放电管Tl的输出端Dis为集电极开路输出。实验电路图 原理图5、 实验调试1、 电路连接完毕后，先认真检查连线是否正确，检查完成后，只需要输入电压不要过高，对应5V即可，通过电阻的串并联，按下按键开关后，有相应的声音发出。2、 得到声音后，测出各个音节的输出波形。波形：264Hz297Hz330Hz352Hz396Hz440Hz496Hz528Hz3、 根据波形对比得到其频率是否吻合。6、 电路测试及测试结果由于设计电路本身的缺陷，当按下按键时，基本能够发出 1 2 3 4 5 6 7 i 八个音节，但效果不是很好，有沙沙的声音。7、 设计总结 本次的实训课的课程设计，在老师布置课题后，经过查阅了许多相关此设计的资料，并与同学交流经验，以及向老师请教的方式，最终基本完成了此次的课程设计。 通过这次的课程设计，对以前学过的电子电路知识得到了巩固和发展，进一步理解并加深了对所学的模拟及数字电子技术的知识。学会了在实践中运用理论，用理论老指导实践，培养了理论联系实际的正确设计思想。通过了对课题的设计，训练了运用所学理论知