简易电子琴设计报告.docx

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1、北京交通大学电子技术课程设计报告随着科学技术的进展和人类的进步，电子技术已经成了各种工程技术的核心，特别是进入信息时代以来，电子技术更是成了根本技术，其具体应用领域涵盖了通信领域、把握系统、测试系统、计算机等等各行各业生活中常使用到很多的电子设备，它给我们生活上的便利与影响。而电子琴就是一个很明显的例子，这些有时甚至含有内建音乐，有时又可以千变万化，真让人想动手试试看，因此我们对它产生了很多问题与想象。本文就是关于用 555 定时器制作简易电子琴的过程及根本原理。1. 方案介绍1.1. 总体框图， 12模块功能该电路包括按钮开关，定值电阻，555 振荡器和扬声器三局部组成1 输入端：由八个按钮

2、开关与各自的定值电阻串联在并联组成输入端2 频率产生端： 依据定值电阻的不同输入，由 555 产生不同的信号频率3 扬声器端口:承受信号频率发出特定的频率1.3.方案选择【设计方案一】数字电路电子琴承受一个 555 集成定时器组成简易电子琴。整个电路由主振荡器，颤音振荡器，扬声器和琴键按钮等局部组成。主振荡器由 555 定时器，电阻，按键及电容组成。【设计方案二】单片机电子琴程序可分如下：初始化模块、推断按键模块、键值处理模块、音乐处理模块、中断模块、0 处理模块、表单模块。初始化模块：对 8279 键盘的局部进展初始化和中断初始化。键值处理模块：用 8279 的状态字来推断它是否按键FIFO

3、RAM 不能去除已处理的数据，但 8279 的状态字会发生相应转变。输入的键值与 1-8 的物理值 01H-08H 进展比较，假设与其中某个数相等，则跳到1-8 的键值处理模块；假设是 9 或者 A，则跳到音乐处理模块。假设输入是 0，则跳到 0 处理模块。结尾跳到初始化模块 。音乐处理模块：特地处理音乐中的1-8 的发音。它们发音不同是由于波的频率不同， 所以要发出不同的音，只要实现发出的波的频率不同即可。于是，可通过定时的方法来中断产生不同的方波。可把 1-8 的定时初值放在一个表单内。中断模块：T0 中断是为键值处理模块效劳；T1 中断是为音乐处理模块效劳。0 处理模块：在音乐处理过程中

4、，按下 0 则音乐暂停，此时可如其他按键包括音乐按键。当再按下 0 键时，则最近连续的音乐中断。表单模块：TAB 音符表单存放 1-8 的 ASCII 码值；FREQUENCY 音符初值表单存放1-8 音符的中断初值；DAT、DAT1 分别存放两首歌曲相应的中断初值和节拍等信息。综上：第一种方案简易，易于实现，所用学问为数字电子技术。接下来将介绍这种方案。2.1原理图：对不同音阶的波形仿真：1 音2 音3 音4 音5 音6 音7 音8 音2.2 最终设计电路考虑到通过扬声器直接播放输出信号效果不好，所以在扬声器前把信号加 以放大。最终打算用以下电路进展试验。3. 主要元器件介绍3.1. 555

5、 芯片介绍及元器件选择555 定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插 8 脚构造，体积很小，使用起来便利。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及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、测量与把握、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。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

6、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2/3Vcc 时，输出uo 为低电平，放电管VT 导通，把uc 从1/3Vcc 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

7、容的充电时间有关 。充电时间常数 T 充=R1R2C。由于放电管 VT 导通，电容 C 通过电阻 R2 和放电管放电，电路进人其次暂稳态. 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1/3Vcc 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 2/3Vcc 之间变化。图 1b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集成 55

8、5 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终三位数都是 555，CMOS 型产品型号的最终四位数都是 7555.它们的规律功能和外部引线排列完全一样。器件电源电压推举为4512V，最大输出电流200mA 以内，并能与TTL、CMOS 规律电平相兼容。其主要参数见表 8.1。555 定时器的内部电路框图及规律符号和管脚排列分别如下：【规律符号】【内部原理图】V TH：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为 TH。i1V TR：低电平触发端，简称低触发端，标志为 TR。i2V ：把握电压端。COV ：输出端。ODis：放电端。Rd：复位端。555 定时器内含一个

9、由三个阻值一样的电阻 R 组成的分压网络，产生 VCC和 V 两CC个基准电压；两个电压比较器 C 、C ；一个由与非门 G 、G 组成的根本 RS 触发器低1212电平触发；放电三极管 T 和输出反相缓冲器 G 。3Rd 是复位端，低电平有效。复位后, 根本 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。【规律功能】RSTTHTROUT0XX012/3VCC1/3VCC011/3VCC不变12/3VCC2/3VCC1/3V时，写为 V =1，当 TH 端的电压2/3V 时，写为 V=1，当 TR 端的电压1/3V时，写为 V =0。CC 低触发：当输入电压VTRCCV 2/

10、3 且 V 1/3V 且 V 2/3V ，则 V =1，比较器 C 输出为低电平，无论 C输出何种电i1CCTH12平，根本 RS 触发器,经输出反相缓冲器后，V 0；T 导通。这时称 555 定时器“高触发”。OV 为把握电压端，在 V 端参与电压，可转变两比较器 C 、C的参考电压。正常工COCO12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。元器件选择：1 依据 555 多谐震荡的原理选择电阻：由上所述可知：555 芯片输出端输出的频率计算公式为 f=1.43/(R1+2R2)C)再由下表所列的八个音阶分别对应的频率可以令

11、 R1 为一固定阻值，通过开关调整的几个串联的电阻当做 R2。分别选用 6 个 2 千欧电阻，一个 1 千欧和一个十三千欧的电阻串联接于引脚 6 和引脚七。或许电路图 1 所示。2 电容选择：通过计算可以得出 6 引脚所需电容为 0.1F。输出端 3 接 4.7F 电容。依据以上选择计算实际频率与真实频率比照方下：音阶真实频率/Hz实际频率/Hz1261.62642293.72973329.63304349.23525392.03966440.04407493.9495i3.2.523.3所需元器件清单5281. 万用表，镊子，剪线钳，面包板，5V 电源，导线。2. 集成电路NE555 1 片

12、.LM386 1 片。3. 电阻2K6 个；12 个 ；13K1 个4. 电容0.01uF1 个； 0.1uF1 个 4.7uF1 个5. 按键开关8 个喇叭0.5W1 个4. 组装电路在组装电路时因当留意：1. 面包板的构造，正确使用面包板；2. 应当留意各个芯片的工作原理和接脚，在连接电路之前查清每个芯片实际接脚；3. 了解按键开关的工原理图，正确使用按键开关。5. 检验电路1. 检查电路连接是否正确。依据原理检查电路连接是否正确，是否符合工作原理。查看指导书看芯片引脚功能是否理解正确。2. 检验芯片是否已被损坏。换一个芯片检验。3. 给电路通电，检查能否正常工作。6.完毕语：课程设计的几

13、天过去的很快，我们过的很累，但是我们过的很愉快， 很兴奋。由于我们每天都过得很充实，每天都有收获。通过对简易电子琴的设计，我深刻生疏到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。最重要的是在实践中理解了书本上的学问，明白了学以致用的真谛，也明白课程设计的意义所在，它教会我们如何运用所学的学问去解决实际的问题，提高我们的分析力气、动手力气及处理问题的力气，还增加了我们的团结互助精神。在整个设计到电路设计仿真、电路的组装以及调试过程中， 我们认真做好每一步，虽然总做的电子琴原理简洁，电路连接不是很困难， 但是每一份付出背后的成功都是值得愉快的。固然，我从实训中也觉察了自身的很多缺点及缺乏，比方做事不认真，动手力气欠缺。此次实训中，在我没有领全器件时，芯片落在试验室时，遇到问题需要帮助时，受到了很多教师同学的帮助，在此我要感谢他们。