1、北京交通大學簡易電子琴課程設計報告一、設計要求與任務：學習調(diào)試電子電路的方法，提高實際動手能力。了解由 555 定時器構(gòu)成簡易電子琴的電路及原理。二、總體框圖：、三、預備知識：1.555 定時器的相關(guān)知識555 定時器是一種中規(guī)模集成電路，外形為雙列直插8 腳結(jié)構(gòu)，體積很小，使用起來方便。 只要在外部配上幾個適當?shù)淖枞菰?，就可以?gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、自激多諧振蕩器等脈沖信號產(chǎn)生與變換電路。它在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、定時電路、家用電器、電子玩具、電子樂器等方面有廣泛的應用。定時器的內(nèi)部電路框圖及邏輯符號和管腳排列分別如圖所示：2由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖1 所示， R1， R2

2、 和 C 是外接定時元件，電路中將高電平觸發(fā)端（ 6 腳） 和低電平觸發(fā)端（ 2 腳）并接后接到 R2 和 C 的連接處，將放電端（ 7 腳）接到 R1 ，R2的連接處。由于接通電源瞬間，電容 C 來不及充電，電容器兩端電壓 uc 為低電平，小于（ 1/3）Vcc，故高電平觸發(fā) 端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出 uo 為高電平，放電管 VT 截止。這時，電源經(jīng) R1 ，R2對電容 C 充電，使 電壓 uc 按指數(shù)規(guī)律上升，當 uc 上升到（ 2/3） Vcc 時，輸出 uo 為低電平，放電管 VT 導通，把 uc 從（1/3）Vcc 上升到（ 2/3）Vcc 這段時間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)

3、，其維持時間 TPH 的長短與電容的充電時間有關(guān) 。充電時間常數(shù)T 充=（R1 R2）C。由于放電管 VT 導通，電容 C 通過電阻 R2 和放電管放電，電路進人第二暫穩(wěn)態(tài) .其維持時間 TPL 的長短與電容的放電時間有關(guān)，3放電時間常數(shù) T 放 R2C0 隨著 C 的放電，uc 下降，當 uc 下降到（1/3）Vcc 時，輸出 uo。 為高電平，放電管VT 截止， Vcc 再次對電容 c充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。不難理解，接通電源后，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc 電壓總是在（ 1/3 2/3 ）Vcc 之間變化。圖1（b）所示為工作波形。圖 1

4、555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路及工作波形【邏輯功能】RSTTHTROUT0XX012/3VCC1/3VCC011/3VCC不變12/3VCC2/3VCC1/3VCC142、簡易電子琴各音階對應頻率：個音階的振蕩頻率分別由 1、2、3、4、5、6、7、8 號數(shù)字鍵控制，其頻率分別是： 1 - 261.6HZ ； 2 - 293.6HZ ；3 - 329.6HZ ；4 - 349.2HZ ；5 - 392HZ ； 6 - 440HZ ；7 - 493.8HZ；8-523HZ ?？梢酝ㄟ^改變 R 的阻值來調(diào)節(jié)出各個頻率，從而產(chǎn)生相對應的音階。四、設計：1.各個模塊及其功能：（1）按鍵模塊：該電路

5、包括按鈕開關(guān)， 定值電阻， 555 振蕩器和揚聲器三部分組成，在電路板上安裝八個按鍵開關(guān)，分別接入對應的電路中來控制輸出頻率。采用一個單刀單擲開關(guān)，從左到右依次閉合開關(guān)，可以獲得所需的頻率。（2）音調(diào)發(fā)聲模塊：整個電路設計的關(guān)鍵，由一個 555 芯片和幾個電容以及電阻組成多諧振蕩器，經(jīng)過可調(diào)電阻輸出設計所需對應的頻率。3）音響模塊：在輸出端接一喇叭組成音響，將輸出的電信號轉(zhuǎn)化成音頻信號。2.設計方案：5初步方案仿真圖：所需器件列表：元件元器件的值個數(shù)NE555 芯片無1開關(guān)無8電源12V1電阻 R950K1電阻 (R1-R8)R1-R8 ：148K ，127K ,95K8,86K,66K,48

6、K,32K,25K 。電容 C110nF2電容 C24.7nF1電容 C322nF1揚聲器8163、仿真結(jié)果：（1）開關(guān) 1 閉合（2）開關(guān) 2 閉合7（3）開關(guān) 3 閉合（4）開關(guān) 4 閉合8（5）開關(guān) 5 閉合（6）開關(guān) 6 閉合9（7）開關(guān) 7 閉合（8）開關(guān) 8 閉合10上述方案為我們最初的簡易電子琴設計電路圖及仿真結(jié)果。為了使制作出的實物發(fā)聲效果更好， 我們又對原方案進行了一些補充和修改。方案如下：在輸出端加上放大器，放大振蕩器產(chǎn)生的信號，然后再輸出。五、改進方案：11所需器件列表：元件元器件的值個數(shù)NE555 芯片無1小功率集成放大器LM386 無1開關(guān)無9電源5V1電阻 R936K1電阻 (R1-R8)27.12K,24,088K,11.052K,820.3K,18.08K,16.1K,7.39K52.09K電容 C14.7uF1電容 C20.01uF1電容 C3，C40.022uF2電容