北京交通大学简易电子琴课程设计报告Word格式.docx

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555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如下图：

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=〔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，那么输出可得矩形波。

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振荡器和扬声器三局部组成，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、改良方案：

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，我们方案实现这个拓展，使我们的设计更加实用。