功能电路设计与制作说明书.docx
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功能电路设计与制作说明书
功能电路设计与制作
专业班级：
2015级机械电子工程
作品名称：
基于ne555芯片简易电子琴（仿真）
姓名：
学号：
其它成员：
完成时间：
1设计任务要求2
1.1设计任务2
1.2设计要求2
2设计方案2
2.1总体框图2
2.2各模块以及功能3
3各模块具体设计3
3.1按键模块设计3
3.2频率产生模块设计3
3.3扬声器模块4
4仿真调试4
4.1仿真中的元器件选择5
4.1.1根据555多谐震荡的原理选择电阻5
4.1.2电容选择5
4.2仿真调试5
4.2.1组合并连接仿真图5
4.2.2仿真频率6
4.3电路板实物的焊接与测试8
4.3.1实物的焊接8
4.3.2实物的测试8
结论9
仿真电路图9
实物图10
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1设计任务要求
1.1设计任务
禾I」用所学的逻辑代数、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整形、A/D转换与D/A转换等有关知识和常用仪器仪表使用、数字电路与功能电路测试、电路设计、电路制作与调试等技能设计出一个简易电子琴。
1.2设计要求
1）利用数字电路设计或单片机编程控制电路。
2）产生e调8个音阶的振荡频率，它分别由1、2、3、4、5、6、7、0号数字键控制。
3）其频率分别为：
1:
261.6、2：
293.6、3：
329.6、4：
349.2、5：
392.0、6：
440.0、7：
439.9、0：
523
4）做出电路板实物并具有仿真分析。
2设计方案
2.1总体框图
输入按键开关・通过音阶频率计算
出阻值
555震荡电路
扬声器
图1.1系统框图
本方案采用采用以数字电路知识为主的方法定制，选用基于555集成定时器组成简易电子琴，整个电路由振荡器、扬声器和按键开关等部分组成。
振荡器是由555定时器的功能所形成，八个按键开关，外接瓷片电容C1、C2,外接电阻R8以及R1-R7（用8个通过计算出来的电阻调成所需电阻元件）等元件组成其他部分。
2.2各模块以及功能
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按键模块：
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频率产生模块：
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各模块具体设计
3.1按键模块设计
按照设计要求设计了含有八个触摸式开关和定值电阻的按键模块，兼顾电源
开关已经震荡电路中的RC电路中的电阻作用。
即通过按下不同的开关达到改变接
人电阻的目的啊，从而改变震荡电路的频率，输出不同频率的电信号。
其结构如
图3.1所示：
图3.1按键模块图
3.2频率产生模块设计
图3.1仿真软件中的555定时器振荡电路
图3.2555定时器构成的多谐振荡器电路及工作波形其实质是将输入的直流信号转换成矩形波信号输出。
充电时间：
T仁（R1+R2）CIn2〜0.7（R1+R2）C
放电时间：
T仁R2CIn2〜0.7R2C
矩形波的振荡周期：
T=1T+20.7（R1+2R2）C
振荡频率：
f=1/T
因此改变R1、
R2和电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率。
3.3扬声器模块
LS1
图3.3.1扬声器模块
因为ne555芯片的输出电流足以驱动喇叭因此直接连接喇叭LS1。
4仿真调试
因本设计本身要求有稳定性高、免维护、抗干扰能力强等功能，系统调试除了验证数据处理的精度，确保判断的准确性外，同时必须确认各项功能的正常运行。
4.1仿真中的元器件选择
4.1.1根据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R1为一固定阻值，通过开关调节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。
4.1.2电容选择
通过计算可以得出6引脚所需电容为0.1卩F。
输出端3接4.7卩F电容根据以上选择计算实际频率与真实频率对比如下：
音阶
真实频率/Hz
实际频率/Hz
1
261.6
269.81
2
293.7
291.83
3
329.6
317.77
4
349.2
348.64
5
392.0
486.48
6
440.0
433.33
7
493.9
493.10
i
523.3
529.62
4.2仿真调试
4.2.1组合并连接仿真图
通过对要求的分析设计出电路的三个模块，并利用仿真软件proteus和
Multisim选择电器元件，将三部分模块的电路图进行调试，其总体Multisim仿真
图如图4.2.1.:
图4.2.1Multisim仿真图
在仿真过程中发现Multisim的喇叭仿真部分存在问题，即不能按频率发声,故又用proteus进行仿真，并成功驱动喇叭发出音阶。
4.2.2仿真频率
测试出各个按键的频率波形图如下
音阶1:
音阶2
一…1nnn…
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音阶3
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音阶4:
音阶5:
音阶6:
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音阶7:
音阶8:
通过示波器的图可以清晰的看到频率的变化，即每个音阶具有自己的频率。
再通过频率计测的频率与要求的频率在误差范围内，所以该电路正确有效。
4.3电路板实物的焊接与测试
431实物的焊接
准在组装电路时因当注意：
1.万能板的结构，正确使用万能板；
2.应当注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。
4.3.2实物的测试
1.检查电路连接是否正确。
根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。
在本次课程设计的过程中，我发现很多的问题，虽然是设计一个很简单的电路但是给我的感觉就是很难，很不顺手，要动手把它给设计出来，是很难的一件事，我们平时只注意理论要求并没有去实际中摸索，还有资料的查找也是一大难题。
同时，通过本次课程设计，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上相结合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料和组织材料的综合能力；从中可以自我测验，认识到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的学习中得以改进、提高；通过使用电路仿真软件Multisim
和proteus,也让我们了解到计算机辅助设计的智能化,有利于提高工作效率。
仿真电路图
Proteus仿真图:
Multisim仿真图:
实物图
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