北京交通大学简易电子琴课程设计报告

1、北京交通大学简易电子琴课程设计报告一、设计要求与任务：学习调试电子电路的方法，提高实际动手能力。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。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：2由 555 定时器构成的多谐振荡器如图1 所示， R1， R2

2、 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

3、，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=（R1 R2）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，3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（ 1/3 2/3 ）Vcc 之间变化。图1（b）所示为工作波形。图 1

4、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12/3VCC2/3VCC1/3VCC142、简易电子琴各音阶对应频率：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

5、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：5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 ,95K8,86K,66K,48

6、K,32K,25K 。电容 C110nF2电容 C24.7nF1电容 C322nF1扬声器8163、仿真结果：（1）开关 1 闭合（2）开关 2 闭合7（3）开关 3 闭合（4）开关 4 闭合8（5）开关 5 闭合（6）开关 6 闭合9（7）开关 7 闭合（8）开关 8 闭合10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：11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,820.3K,18.08K,16.1K,7.39K52.09K电容 C14.7uF1电容 C20.01uF1电容 C3，C40.022uF2电容