《电子线路CAD论文》基于555芯片的简易电子琴Word格式文档下载.docx
《《电子线路CAD论文》基于555芯片的简易电子琴Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电子线路CAD论文》基于555芯片的简易电子琴Word格式文档下载.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
根据这一原理，通过设定一些不同的RC数值并通过控制电路，按照一定的速度依次将不同值的RC组件接入振荡电路，就可以使振荡电路按照设定的要求，有节奏地发出已设定的音频信号或音乐。
2、电路分析
电路原理图如下所示：
从上面电路图中可以看出，该简易电子琴的核心就是一555芯片。
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J1~J7，外接电容C2、C3、C4，外接电阻R1以及R2~R7等元件组成，颤音振荡器由555定时器，电容C5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。
按图接线后闭合不同开关即可令喇叭发出不同频率的声响，从而模拟出电子琴的工作。
下面对该电路各功能快进行分析：
1、开关输入端
七个开关与经计算出来的固定电阻串联后再将其并联，给555震荡器产生不同的信号，从而产生不同的频率。
2、555振荡器
555集成电路的逻辑功能如下表所示：
输入信号组合
输出及三极管的状态
RD
Vi1
Vi2
Vo
T的状态
0
X
低电平
导通
1
<
2Vcc/3
>
Vcc/3
不变
<
高电平（不定）
截止
高电平
低电平
导通
表2.2.1
用555定时器构成的电路如图2.2.2所示。
当电路与电源接通瞬间，C2两端没有存储电荷，两端的电压为零，555定时器的2、6端输入电压为零，即出现6端电压输出小于（2/3）Vcc，2端的输入电压小于（1/3）Vcc的情况，输出信号Vo为高电平。
是555定时器内部的晶体管截止，电源Vcc经R1、R2、C2到公共端对C2充电，这种情况直到维持到C2的两端电压略超过（2/3）Vcc。
当C2两端电压超过（2/3）Vcc时，出现6端输入电压大于2Vcc/3，,2端的输入电压大于1Vcc/3的情况，输出信号Vo为低电平，使晶体管导通，电容经C2、R2放电到公共端的地，图2.2.2多谐振荡电路
这种情况直到C2两端的电压小于Vcc/3，此后又重新回到上述状态，输出波形如图2.2.2所示。
周期的计算
充电过程方程：
2=Vcc/3=Vcc+（Vcc/3-Vcc）*exp（t1/RC2）
R=R1+R2
放电过程方程：
Vcc/3=（2Vcc/3）*exp（t2/R2C2）
解得t=t1+t2=0.7（R1+2R2）C2
f=1/t=1.43/（R1+2R2）C2
此电路结构简单、操作容易、起振方便，所用元件也非常的常见，是设计简易电子琴的最佳方案。
所以本设计将采用以上电路。
3、扬声器
扬声器在仿真时可用示波器代替，通过波形来验证扬声器产生的频率。
3、电路调试与仿真
1、调试
首先就电路的输出进行简单介绍，在选频网络没有接通的时候，充电电容未充电，555集成芯片的2、6两端相当于接地，故有2、6两端的电压分别小于Vcc/3、2Vcc/3，此时3端输出为高电平，为了使扬声器在没有有效信号输出是保持安静，所以在3端接一个隔置电容C5，因为有效信号的频率也很低，所以隔直电容应该足够大，否则输出波形将变成脉冲信号，如图分别是C5为1F和100uF时的输出波形。
图4.1.1
图4.1.2
两幅图明显可以看出，当电容足够大时，输出的波形是理想的方波;
当电容减小，输出波形变成了一个奇谐函数的波形。
如果C5足够小，输出将变成正负脉冲。
所以在选择C5时也很重要，输出波形变成脉冲，扬声器发音就很难了。
2、仿真
1.开关J1闭合，单刀三掷开关接通1uF电容。
此时对应的发音频率应该为262Hz,仿真结果如图4.2.1所示。
图4.2.1
输出波形为理想的方波，输出频率为260.727Hz，非常接近理论值，产生误差的主要原因是因为市场上很难买到十分精确的电阻，所以电阻在电路中都取得是近似值，但完全能买满足要求。
2．分别闭合开关J2、J3、J4、J5、J6、J7可得到其他几个低音音阶的仿真发音频率如图4.2.2：
Ruai
Mi
Fa
Suo
La
Si
图4.2.2
由555集成芯片输出的电压在3.3V左右。
输出电流在200mA到600mA之间，可以直接驱动扬声器。
其他的14个音阶发音原理与低音相同，只要将单刀三掷开关分别接通到0.5uF、0.25uF的电容上久可以实现，这里不再赘述。
理论值于实际仿真值比较，如表所示：
Dou
Mi
Fa
Suo
La
Si
低
音
理
262
297
330
349
392
440
494
实
260.7
295.3
330.2
351.9
392.0
435.8
494.9
中
523
587
659
698
784
880
988
519.5
581.0
660.3
695.9
785.2
886
1000.2
高
1046
1175
1318
1397
1568
1760
1967
1038.3
1168.7
1311.8
1385.6
1566.1
1771.3
1943.9
注：
表中理代表理论值，是代表实际测量值，单位Hz.
4、心得体会
经过此次电子线路论文的写作，可谓是受益匪浅。
在查阅相关资料后，找到了这个用555芯片制作的简易电子琴电路。
刚巧，本周的专业综合实训我做的也是电子琴，不过用的却是单片机，于是我决定再通过Multisim软件做一次用555芯片制作的简易电子琴。
虽然电路不是我自己设计的，不过电路的Multisim制图与PCB板制作确是自己亲自完成的。
期间可谓是困难重重，例如在画好Multisim原理图时，准备将原理图导入到Ultiboard中进行PCB板制作时却提示图中含有虚拟元器件，无法导入的问题，这让我很是伤了一会脑筋，只怪自己平时使用Multisim软件太少。
不过，在查阅相关资料后发现，在进行导入时要先对元器件进行封装。
于是，我又查阅了一些封装方面的资料，终于解决了这一问题。
正所谓“实践出真知”，经过此次的Multisim论文写作的实践，我对电子线路CAD的了解有了进一步的加深，更是对Multisim以及Ultiboard软件的使用有了进一步的加强。
附录PCB板图
升级会员 