北京交通大学简易电子琴课程设计报告.docx
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北京交通大学简易电子琴课程设计报告
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：
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：
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1555定时器构成的多谐振荡器电路及工作波形
【逻辑功能】
RST
TH
TR
OUT
0
X
X
0
1
>2/3VCC
>1/3VCC
0
1
<2/3VCC
>1/3VCC
不变
1
<2/3VCC
<1/3VCC
1
1
>2/3VCC
<1/3VCC
1
2、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
12V
1
电阻R9
50K
1
电阻（R1-R8）
R1-R8：
148K，127K,95K
86K,66K,48K,32K,25K。
8
电容C1
10nF
2
电容C2
4.7nF
1
电容C3
22nF
1
扬声器
8Ω
1
3、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
5V
1
电阻R9
36K
1
电阻（R1-R8）
27.12K,24,088K,11.052K,
20.3K,18.08K,16.1K,7.39K
52.09K
8
电容C1
4.7uF
1
电容C2
0.01uF
1
电容C3，C4
0.022uF
2
电容C5
1uF
1
扬声器
8Ω
1
六、设计拓展：
在每次输出一个音阶时，还可以在输出端加上数码显示器，使其显示的音节和相应的数字相对应。
在条件允许的情况下，我们计划实现这个拓展，使我们的设计更加实用。
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