北京交通大学简易电子琴课程设计报告Word格式文档下载.docx
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555定时器的部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图所示:
由555定时器构成的多谐振荡器如图1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(2/3)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=(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,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
X
1
>
2/3VCC
1/3VCC
<
不变
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
开关
8
电源
12V
电阻R9
50K
电阻(R1-R8)
R1-R8:
148K,127K,95K
86K,66K,48K,32K,25K。
电容C1
10nF
2
电容C2
4.7nF
电容C3
22nF
扬声器
8Ω
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:
小功率集成放大器LM386
9
5V
36K
27.12K,24,088K,11.052K,
20.3K,18.08K,16.1K,7.39K
52.09K
4.7uF
0.01uF
电容C3,C4
0.022uF
电容C5
1uF
8Ω
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。