董丽敏555简易电子琴电路制作(共28页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业555 简易电子琴电路的设计 系 别:物理与电子工程学院专 业:电子科学与技术姓 名:董丽敏学 号:指导 教师:赵祥敏 职 称:讲师任务下达时间:2011 年 05 月 30 日完成 时间:2011 年 06 月 14 日牡牡丹丹江江师师范范学学院院2011 年年 05 月月 30 日日精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业牡牡丹丹江江师师范范学学院院本本科科学学生生课课程程设设计计指指导导书书题 目 555 简易电子琴电路制作 班 级 2009 电子科学与技术 指导教师 赵祥敏 牡丹江师范学院牡丹江师范学院2011 年 5 月 30 日精选优质文
2、档-倾情为你奉上专心-专注-专业数字电路课程设计指导书数字电路课程设计指导书课程名称:数字电路学时数:2 周学分数:开课院、系(部) 、教研室: 物理与电子工程学院 电子信息教研室执笔人: 赵祥敏编写时间: 2011.5.30 一、设计目的(1)掌握简易电子琴电路的设计和调试方法; (2)掌握简易电子琴电路的参数的计算方法。二、设计任务设计一个简易电子琴电路。三、三、设计内容与要求设计内容与要求根据设计要求和已知条件,确定电路方案,计算并选取外电路的元件参数。四、设计资料及有关规定使用的元器件要求为:功放 Lm386,555 定时器,电阻,开关等。五、设计成果要求五、设计成果要求 设计论文六、
3、物资准备六、物资准备1.到图书馆、物理系资料室查阅相关资料精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2.到实验室准备器件作好实验准备七、主要图式、表式电路图、表要规范,符合设计要求八、时间安排2011.6.1 设计动员,发放设计任务书2011.6.2-2011.6.3 查阅资料、拟定设计程序和进度计划2011.6.4-2011.6.10 确定设计方案、实验、画图、编写设计说明书2011.6.11-2011.6.13 完成设计,交指导教师审阅2011.6.14 成绩评定九、考核内容与方式考核的内容包括:学习态度;技术水平与实际能力;论文(计算书、图纸)撰写质量;创新性;采取审定与答辩相结合的方式
4、,成绩评定按百分制记分。十、参考书目1 何希才.常用集成电路简明速查手册(第一版).北京 :国防工业出版社.2006.82 徐国华.模拟及数字电子技术实验教程.北京:北京航空航天大学出版社.2004.8 3 陈振官.数字电路及制作实例 (第一版) .北京:国防工业出版社.2006.84 黄继昌.数字集成电路应用 300 例 .北京:人民邮电出版社.2003.11精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业牡丹江师范学院本科学生课程设计任务书课程名称:数字电路课程设计课程设计题目555 简易电子琴的制作院、系物理与电子工程学院专业电子信息科学与技术年级2009已知参数和设计要求:设计一个 555
5、简易电子琴电路。学生应完成的工作:1、 根据设计要求和已知条件,确定电路方案,计算并选取外电路的元件参数。2、 使用的元器件要求为:功放 Lm386,555 定时器,电阻,开关等。目前资料收集情况(含指定参考资料):1 何希才.常用集成电路简明速查手册(第一版).北京 :国防工业出版社.2006.82 徐国华.模拟及数字电子技术实验教程.北京:北京航空航天大学出版社.2004.8 3 陈振官.数字电路及制作实例 (第一版) .北京:国防工业出版社.2006.84 黄继昌.数字集成电路应用 300 例 .北京:人民邮电出版社.2003.11课程设计的工作计划:2011.6.1 设计动员,发放设计
6、任务书2011.6.2-2011.6.3 查阅资料、拟定设计程序和进度计划2011.6.4-2011.6.10 确定设计方案、实验、画图、编写设计说明书2011.6.11-2011.6.13 完成设计,交指导教师审阅2011.6.14 成绩评定任务下达日期 2011 年 6 月 1 日 完成日期 2011 年 6 月 14 日指导老师 (签名) 学生 (签名)精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业中文摘要摘要:摘要:本报告讲述了用 555 制作简易电子琴,从而产生八种不同音阶控制电路的设计,它能实现在按下 8 个按键的情况下产生 8 种不同的音调,
7、并且用 LM386 将音调放大。本实验完成了简易电子琴的设计和调试。基本设计思路是采用了模块设计:实现基本要求时只要用 555 构成多谐振荡电路,通过不同的电阻来获得不同的频率,经由 LM386 放大从而发出不同的音调。如果要实现提高要求则需要在基本要求上添加一部分电路即可。通过开关控制不同的电阻所对应的振荡电路的通断调节相应频率大小,从而产生不同的音调。关键字:关键字:简易电子琴,LM386,NE555精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目 录精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业引言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
8、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,例如家用电器控制装置、门铃、报警器、信号发生器、电路检测仪器、元器件测量仪、定时器、压频转换电路、电源应用电路、自动控制装置及其它应用电路都有着广泛的应用,这是因为 NE555 巧妙地将模拟电路和数字电路结合在一起的缘故。电子琴最早是由美国发明家于上世纪 20 年代末发明,并于 30 年代制造投放市场的。电子琴不是钢琴的简易版,电子琴不是起源于钢琴,它们是两种不同的乐器,电子琴也起源于钢琴,电子琴起源于
9、管风琴。电子琴分单排键电子琴和双排键电子琴(电子管风琴) 。1959 年日本生产出世界上第一台立式双排键电子琴,它有三层键盘。 近年来,电子琴发展迅速,不论是在制造工艺上、操作程序上还是在演奏技法上都有了突飞猛进的发展,这在乐器发展史上是其他任何乐器所不能比拟的。自从八十年代电子琴进入我国以来,电子琴以它适合中国国情、经济适用、表现力强、功能强大而受到广大的初学者、音乐爱好者、专业音乐工作者,音乐家的喜爱,可以说现在电子琴在中国的普及率是很高的。这无论是对提高整个人们的音乐素质,还是对音乐的发展都是功德无量的事。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1 设计要求与任务学习调试电子电路的方法
10、,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。2 总体框图总体框图如图 1 所示。图 1 总体框图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。1 输入端: 由八个按钮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:根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:接受信号频率发出特定的频率。3 设计方案3.1 利用 555 定时器设计 采用两个 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部分组成。主振荡器由 555 定时器,七个琴键按钮 S1-S7,外接电容 C1、C2,外接电
11、阻 R8以及 R1-R7 等元件组成,颤音振荡器由 555 定时器,电容 C5 及 R9、R10 等元件组成,颤音振荡器振荡频率较低为 64Hz,若将其输出电压 U 连接到主振荡器 555 定时器复位端 4,则主振荡器输出端出现颤音。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业此简易电子琴主要由两部分组成:多谐振荡器、功率放大器声音输出。原理框图如图 2 所示。图 2 简易电子琴原理框图3.2 利用编码器、译码器和多谐振荡器设计利用编码器,译码器,多谐振荡器设计如图 3图 3 利用编码器,译码器,多谐振荡器设计综上所述:选择方案一,原因是用 555 定时器比单片机方便简洁,无需琐碎的器件,且操作
12、容易,不易混乱。4 选择器件4.1 实验器材电子琴电路制作所需的器材如表 1表 1 实验器材名称NE555按键开关拨动开关电阻电容电路板电池导线扬声器数量1819311若干1精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业4.2 555 定时器4.2.1 555 定时器的说明555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555,用 CMOS 工艺制作的称为 7555。 555 定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等
13、方面。它内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个 RS 触发器,一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压 VCC /3 和 2VCC /34.2.2 555 定时器逻辑符号555 定时器逻辑符号如图 4图 4 555 定时器逻辑符号4.2.3 555 定时器的内部原理图555 定时器的内部原理图如图 5 所示。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。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业Dis:放电端。Rd:复位端。图 5 555 定时器的内部原理图4.2
14、.4 555 定时器的逻辑功能555 定时器的功能表如表 2表 2 555 定时器的功能表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” 。4.2.5 555 定
15、时器的工作波形图图 6 555 工作波形图5 各部分电路5.15.1 开关输入端开关输入端电路如图 7精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 7 开关输入端逻辑功能: 八个开关与经计算出来的固定电阻串联后再其并联,给 555 震荡器产生不同的信号,从而产生不同的频率。5.2 555 定时器构成振荡器由 555 定时器构成的多谐振荡器,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)V
16、cc,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
17、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,电路又翻转精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业到第一暂稳态。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。由 555 定时器和外接元件 R1、R2、C 构成多谐振荡器如图 8 所示,脚 2 与脚 6直接相连。电路没有稳态,仅存在两个暂稳态,电路亦不需要外接触发信号,利用电源通过 R1、R2向 C 充电,以及 C 通过 R2向放电端放电,使电路产生振荡。电容 C 在和之间充
18、电和放电,从而在输出端得到一系列的矩形波,对应的波形如图 9 所示。输出信号的时间参数是: T=TW1+TW2 (1)TW1=0.7(R1+R2)C TW2=0.7R2C其中,为 1/3VCC ,VC由上升到 2/3VCC所需的时间,TW2为电容 C 放电所需的时间。555 电路要求 R1 与 R2 均应不小于 1K,但两者之和应不大于 3.3M。图 8 555 构成多谐振荡器 图 9 多谐振荡器的波形图5.3 LM386LM386 是一种音频集成功放,具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点,广泛应用于录音机和收音机之中。5.3.1 LM386 内部电路
19、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业LM386 内部电路原理图如图 10 所示。与通用型集成运放相类似,它是一个三级放大电路。第一级为差分放大电路,T1 和 T3、T2 和 T4 分别构成复合管,作为差分放大电路的放大管;T5 和 T6 组成镜像电流源作为 T1 和 T2 的有源负载;T3 和 T4 信号从管的基极输入,从 T2 管的集电极输出,为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载,可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。图 10 LM386 内部电路原理图第二级为共射放大电路,T7 为放大管,恒流源作有源负载,以增大放大倍数。第三级中的 T8 和
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