董麗敏555簡(jiǎn)易電子琴電路制作

1、555簡(jiǎn)易電子琴電路的設(shè)計(jì) 系 別：物理與電子工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)姓 名：董麗敏學(xué) 號(hào)：2009012031指導(dǎo) 教師：趙祥敏 職 稱(chēng)：講師任務(wù)下達(dá)時(shí)間：2011年05月30日完成 時(shí)間：2011年06月14日牡丹江師范學(xué)院2011年05月30日牡丹江師范學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)題 目 555簡(jiǎn)易電子琴電路制作 班 級(jí) 2009電子科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師 趙祥敏 牡丹江師范學(xué)院2011年5 月 30 日數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)課程名稱(chēng)：數(shù)字電路學(xué)時(shí)數(shù)：2周學(xué)分?jǐn)?shù)：開(kāi)課院、系（部）、教研室： 物理與電子工程學(xué)院 電子信息教研室執(zhí)筆人： 趙祥敏 一、設(shè)計(jì)目的（1）掌握簡(jiǎn)易電子琴電路的設(shè)計(jì)和

2、調(diào)試方法； （2）掌握簡(jiǎn)易電子琴電路的參數(shù)的計(jì)算方法。二、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易電子琴電路。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已知條件，確定電路方案，計(jì)算并選取外電路的元件參數(shù)。四、設(shè)計(jì)資料及有關(guān)規(guī)定使用的元器件要求為：功放Lm386，555定時(shí)器，電阻，開(kāi)關(guān)等。五、設(shè)計(jì)成果要求 設(shè)計(jì)論文六、物資準(zhǔn)備1.到圖書(shū)館、物理系資料室查閱相關(guān)資料2.到實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備器件作好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備七、主要圖式、表式電路圖、表要規(guī)范，符合設(shè)計(jì)要求八、時(shí)間安排2011.6.1 設(shè)計(jì)動(dòng)員，發(fā)放設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2011.6.2-2011.6.3 查閱資料、擬定設(shè)計(jì)程序和進(jìn)度計(jì)劃2011.6.4-2011.6.10 確定設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)、畫(huà)圖

3、、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2011.6.11-2011.6.13 完成設(shè)計(jì)，交指導(dǎo)教師審閱2011.6.14 成績(jī)?cè)u(píng)定九、考核內(nèi)容與方式考核的內(nèi)容包括：學(xué)習(xí)態(tài)度；技術(shù)水平與實(shí)際能力；論文(計(jì)算書(shū)、圖紙)撰寫(xiě)質(zhì)量；創(chuàng)新性；采取審定與答辯相結(jié)合的方式，成績(jī)?cè)u(píng)定按百分制記分。十、參考書(shū)目1 何希才.常用集成電路簡(jiǎn)明速查手冊(cè)（第一版）.北京 ：國(guó)防工業(yè)出版社.2006.82 徐國(guó)華.模擬及數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2004.8 3 陳振官.數(shù)字電路及制作實(shí)例 (第一版) .北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2006.84 黃繼昌.數(shù)字集成電路應(yīng)用300例 .北京：人民郵電出版社.2003.11牡丹

4、江師范學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱(chēng)：數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目555簡(jiǎn)易電子琴的制作院、系物理與電子工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)年級(jí)2009已知參數(shù)和設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)555簡(jiǎn)易電子琴電路。學(xué)生應(yīng)完成的工作：1、 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已知條件，確定電路方案，計(jì)算并選取外電路的元件參數(shù)。2、 使用的元器件要求為：功放Lm386，555定時(shí)器，電阻，開(kāi)關(guān)等。目前資料收集情況（含指定參考資料）：1 何希才.常用集成電路簡(jiǎn)明速查手冊(cè)（第一版）.北京 ：國(guó)防工業(yè)出版社.2006.82 徐國(guó)華.模擬及數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2004.8 3 陳振官.數(shù)字電路及制作實(shí)例 (第

5、一版) .北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2006.84 黃繼昌.數(shù)字集成電路應(yīng)用300例 .北京：人民郵電出版社.2003.11課程設(shè)計(jì)的工作計(jì)劃：2011.6.1 設(shè)計(jì)動(dòng)員，發(fā)放設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2011.6.2-2011.6.3 查閱資料、擬定設(shè)計(jì)程序和進(jìn)度計(jì)劃2011.6.4-2011.6.10 確定設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)、畫(huà)圖、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2011.6.11-2011.6.13 完成設(shè)計(jì)，交指導(dǎo)教師審閱2011.6.14 成績(jī)?cè)u(píng)定任務(wù)下達(dá)日期 2011 年 6 月 1 日 完成日期 2011 年 6 月 14 日指導(dǎo)老師 （簽名） 學(xué)生 （簽名）中文摘要摘要：本報(bào)告講述了用555制作簡(jiǎn)易電子琴，從而產(chǎn)生八種

6、不同音階控制電路的設(shè)計(jì)，它能實(shí)現(xiàn)在按下8個(gè)按鍵的情況下產(chǎn)生8種不同的音調(diào)，并且用LM386將音調(diào)放大。本實(shí)驗(yàn)完成了簡(jiǎn)易電子琴的設(shè)計(jì)和調(diào)試?；驹O(shè)計(jì)思路是采用了模塊設(shè)計(jì)：實(shí)現(xiàn)基本要求時(shí)只要用555構(gòu)成多諧振蕩電路，通過(guò)不同的電阻來(lái)獲得不同的頻率，經(jīng)由LM386放大從而發(fā)出不同的音調(diào)。如果要實(shí)現(xiàn)提高要求則需要在基本要求上添加一部分電路即可。通過(guò)開(kāi)關(guān)控制不同的電阻所對(duì)應(yīng)的振蕩電路的通斷調(diào)節(jié)相應(yīng)頻率大小，從而產(chǎn)生不同的音調(diào)。關(guān)鍵字：簡(jiǎn)易電子琴，LM386，NE555目 錄中文摘要I引言11 設(shè)計(jì)要求與任務(wù)22 總體框圖23 設(shè)計(jì)方案23.1 利用555定時(shí)器設(shè)計(jì)23.2 利用編碼器、譯碼器和多諧振蕩器

7、設(shè)計(jì)34 選擇器件34.1 實(shí)驗(yàn)器材34.2 555定時(shí)器44.2.1 555定時(shí)器的說(shuō)明44.2.2 555定時(shí)器邏輯符號(hào)44.2.3 555定時(shí)器的內(nèi)部原理圖44.2.4 555定時(shí)器的邏輯功能54.2.5 555定時(shí)器的工作波形圖65 各部分電路65.1開(kāi)關(guān)輸入端65.2 555定時(shí)器構(gòu)成振蕩器75.3.1 LM386內(nèi)部電路85.3.2 LM386的外形和引腳的排列96 設(shè)計(jì)電路與方案106.1基本要求設(shè)計(jì)電路10振蕩和脈沖發(fā)生電路106.1.2 功放電路部分116.2設(shè)計(jì)方案117 參數(shù)計(jì)算138 電路的調(diào)試及仿真138.1 EDA仿真圖138.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)波形圖138.3 測(cè)試結(jié)果

8、與分析168.4 實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題及解決辦法16結(jié)束語(yǔ)17參考文獻(xiàn)18致謝19引言555定時(shí)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(lái)方便。只要在外部配上幾個(gè)適當(dāng)?shù)淖枞菰涂梢詷?gòu)成史密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及自激多諧振蕩器等脈沖信號(hào)產(chǎn)生與變換電路。它在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、定時(shí)電路、家用電器、電子玩具、電子樂(lè)器等方面有廣泛的應(yīng)用，例如家用電器控制裝置、門(mén)鈴、報(bào)警器、信號(hào)發(fā)生器、電路檢測(cè)儀器、元器件測(cè)量?jī)x、定時(shí)器、壓頻轉(zhuǎn)換電路、電源應(yīng)用電路、自動(dòng)控制裝置及其它應(yīng)用電路都有著廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)镹E555巧妙地將模擬電路和數(shù)字電路結(jié)合在一起的緣故。電子琴最早是由美國(guó)

9、發(fā)明家于上世紀(jì)20年代末發(fā)明，并于30年代制造投放市場(chǎng)的。電子琴不是鋼琴的簡(jiǎn)易版，電子琴不是起源于鋼琴，它們是兩種不同的樂(lè)器，電子琴也起源于鋼琴，電子琴起源于管風(fēng)琴。電子琴分單排鍵電子琴和雙排鍵電子琴（電子管風(fēng)琴）。1959年日本生產(chǎn)出世界上第一臺(tái)立式雙排鍵電子琴，它有三層鍵盤(pán)。 近年來(lái)，電子琴發(fā)展迅速，不論是在制造工藝上、操作程序上還是在演奏技法上都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，這在樂(lè)器發(fā)展史上是其他任何樂(lè)器所不能比擬的。自從八十年代電子琴進(jìn)入我國(guó)以來(lái)，電子琴以它適合中國(guó)國(guó)情、經(jīng)濟(jì)適用、表現(xiàn)力強(qiáng)、功能強(qiáng)大而受到廣大的初學(xué)者、音樂(lè)愛(ài)好者、專(zhuān)業(yè)音樂(lè)工作者，音樂(lè)家的喜愛(ài)，可以說(shuō)現(xiàn)在電子琴在中國(guó)的普及率是很高

10、的。這無(wú)論是對(duì)提高整個(gè)人們的音樂(lè)素質(zhì)，還是對(duì)音樂(lè)的發(fā)展都是功德無(wú)量的事。1 設(shè)計(jì)要求與任務(wù)學(xué)習(xí)調(diào)試電子電路的方法，提高實(shí)際動(dòng)手能力。了解由555定時(shí)器構(gòu)成簡(jiǎn)易電子琴的電路及原理。2 總體框圖總體框圖如圖1所示。圖1 總體框圖該電路包括按鈕開(kāi)關(guān)，定值電阻，555振蕩器和揚(yáng)聲器三部分組成。1輸入端： 由八個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)與各自的定值電阻串聯(lián)在并聯(lián)組成輸入端。2頻率產(chǎn)生端：根據(jù)定值電阻的不同輸入，由555產(chǎn)生不同的信號(hào)頻率。3揚(yáng)聲器端口:接受信號(hào)頻率發(fā)出特定的頻率。3 設(shè)計(jì)方案3.1 利用555定時(shí)器設(shè)計(jì) 采用兩個(gè)555集成定時(shí)器組成簡(jiǎn)易電子琴。整個(gè)電路由主振蕩器，顫音振蕩器，揚(yáng)聲器和琴鍵按鈕等部分組成。

11、主振蕩器由555定時(shí)器，七個(gè)琴鍵按鈕S1-S7，外接電容C1、C2，外接電阻R8以及R1-R7等元件組成，顫音振蕩器由555定時(shí)器，電容C5及R9、R10等元件組成，顫音振蕩器振蕩頻率較低為64Hz，若將其輸出電壓U連接到主振蕩器555定時(shí)器復(fù)位端4，則主振蕩器輸出端出現(xiàn)顫音。此簡(jiǎn)易電子琴主要由兩部分組成：多諧振蕩器、功率放大器聲音輸出。原理框圖如圖2所示。圖2 簡(jiǎn)易電子琴原理框圖3.2 利用編碼器、譯碼器和多諧振蕩器設(shè)計(jì)利用編碼器，譯碼器，多諧振蕩器設(shè)計(jì)如圖3圖3 利用編碼器，譯碼器，多諧振蕩器設(shè)計(jì)綜上所述：選擇方案一，原因是用555定時(shí)器比單片機(jī)方便簡(jiǎn)潔，無(wú)需瑣碎的器件，且操作容易，不易混

12、亂。4 選擇器件4.1 實(shí)驗(yàn)器材電子琴電路制作所需的器材如表1表1實(shí)驗(yàn)器材名稱(chēng)NE555按鍵開(kāi)關(guān)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)電阻電容電路板電池導(dǎo)線揚(yáng)聲器數(shù)量1819311若干14.2 555定時(shí)器4.2.1 555定時(shí)器的說(shuō)明555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱(chēng)為 555，用 CMOS 工藝制作的稱(chēng)為 7555。 555 定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸

13、發(fā)器，一個(gè)放電管 T 及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /34.2.2 555定時(shí)器邏輯符號(hào)555定時(shí)器邏輯符號(hào)如圖4圖4 555定時(shí)器邏輯符號(hào)4.2.3 555定時(shí)器的內(nèi)部原理圖555定時(shí)器的內(nèi)部原理圖如圖5所示。Vi1（TH）：高電平觸發(fā)端，簡(jiǎn)稱(chēng)高觸發(fā)端，又稱(chēng)閾值端，標(biāo)志為T(mén)H。Vi2（TR）：低電平觸發(fā)端，簡(jiǎn)稱(chēng)低觸發(fā)端，標(biāo)志為T(mén)R。VCO：控制電壓端。VO：輸出端。Dis：放電端。Rd：復(fù)位端。圖5 555定時(shí)器的內(nèi)部原理圖4.2.4 555定時(shí)器的邏輯功能555定時(shí)器的功能表如表2表2 555定時(shí)器的功能表RSTTHTROUT0XX01>2/3VCC&g

14、t;1/3VCC01<2/3VCC>1/3VCC不變1<2/3VCC<1/3VCC11>2/3VCC<1/3VCC1在555定時(shí)器的VCC端1/3和地之間加上電壓，并讓VCO懸空，則比較器C1的同相輸入端接參考電壓1/3VCC，比較器C2反相輸入端接參考電壓2/3VCC ，為了學(xué)習(xí)方便，我們規(guī)定：當(dāng)TH端的電壓>1/3VCC時(shí)，寫(xiě)為VTH=1，當(dāng)TH端的電壓<2/3VCC時(shí)，寫(xiě)為VTH=0。當(dāng)TR端的電壓>2/3VCC時(shí)，寫(xiě)為VTR=1，當(dāng)TR端的電壓<1/3VCC時(shí)，寫(xiě)為VTR=0。 低觸發(fā)：當(dāng)輸入電壓Vi2<VCC2/3 且

15、Vi1<1/3VCC時(shí)，VTR=0，VTH=0，比較器C2輸出為低電平，C1輸出為高電平，基本RS觸發(fā)器的輸入端TH=0、TR=1，經(jīng)輸出反相緩沖器后，VO1，T截止。這時(shí)稱(chēng)555定時(shí)器“低觸發(fā)”； 保持：若Vi2>1/3VCC 且Vi1<2/3VCC，則VTR=1，VTH=0，基本RS觸發(fā)器保持，VO和T狀態(tài)不變，這時(shí)稱(chēng)555定時(shí)器“保持”。 高觸發(fā)：若Vi1>2/3VCC，則VTH=1，比較器C1輸出為低電平，無(wú)論C2輸出何種電平，基本RS觸發(fā)器,經(jīng)輸出反相緩沖器后，VO0；T導(dǎo)通。這時(shí)稱(chēng)555定時(shí)器“高觸發(fā)”。4.2.5 555定時(shí)器的工作波形圖圖6 555工作波

16、形圖5 各部分電路5.1開(kāi)關(guān)輸入端開(kāi)關(guān)輸入端電路如圖7圖7 開(kāi)關(guān)輸入端邏輯功能： 八個(gè)開(kāi)關(guān)與經(jīng)計(jì)算出來(lái)的固定電阻串聯(lián)后再其并聯(lián)，給555震蕩器產(chǎn)生不同的信號(hào)，從而產(chǎn)生不同的頻率。5.2 555定時(shí)器構(gòu)成振蕩器由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，R1，R2和C是外接定時(shí)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(lái)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(shí)，電源經(jīng)R1，R2對(duì)電容C充電，使 電壓uc

17、按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)uc上升到（2/3）Vcc時(shí)，輸出uo為低電平，放電管VT導(dǎo)通，把uc從（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc這段時(shí)間內(nèi)電路的狀態(tài)稱(chēng)為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時(shí)間TPH的長(zhǎng)短與電容的充電時(shí)間有關(guān) 。充電時(shí)間常數(shù)T充=（R1R2）C。由于放電管VT導(dǎo)通，電容C通過(guò)電阻R2和放電管放電，電路進(jìn)人第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時(shí)間TPL的長(zhǎng)短與電 容的放電時(shí)間有關(guān)，放電時(shí)間常數(shù)T放R2C0隨著C的放電，uc下降，當(dāng)uc下降到（1/3）Vcc時(shí)，輸出uo。 為高電平，放電管VT截止，Vcc再次對(duì)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(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間來(lái)回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形

18、波。電路一旦起振后，uc電壓總是在（1/32/3）Vcc 之間變化。由555定時(shí)器和外接元件R1、R2、C構(gòu)成多諧振蕩器如圖8所示，腳2與腳6直接相連。電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外接觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過(guò)R1、R2向C充電，以及C通過(guò)R2向放電端放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電容C在和之間充電和放電，從而在輸出端得到一系列的矩形波，對(duì)應(yīng)的波形如圖9所示。輸出信號(hào)的時(shí)間參數(shù)是：    T=TW1+TW2 （1）TW1=0.7（R1+R2）C TW2=0.7R2C其中，為1/3VCC ,VC由上升到2/3VCC所需的時(shí)間，TW2為電容C放電所需的時(shí)間。555

19、電路要求R1與R2均應(yīng)不小于1K，但兩者之和應(yīng)不大于3.3M。圖8 555構(gòu)成多諧振蕩器             圖9 多諧振蕩器的波形圖5.3 LM386LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。 LM386內(nèi)部電路LM386內(nèi)部電路原理圖如圖10所示。與通用型集成運(yùn)放相類(lèi)似，它是一個(gè)三級(jí)放大電路。第一級(jí)為差分放大電路，T1和T3、T2和T4分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放

20、大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T(mén)1和T2的有源負(fù)載；T3和T4信號(hào)從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。圖10 LM386內(nèi)部電路原理圖第二級(jí)為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。第三級(jí)中的T8和T9管復(fù)合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。二極管D1和D2為輸出級(jí)提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。電阻R7

21、從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益。 LM386的外形和引腳的排列LM386是音頻功率放大 器,主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半,6V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386其引腳圖如圖11所示。 圖11 LM386的外形和引腳的排列LM386電源電壓412V，音頻功率0.5W。LM386音響功放是由NSC制造的，它的電源

22、電壓范圍非常寬，最高可使用到15V，消耗靜態(tài)電流為4mA，當(dāng)電源電壓為12V時(shí)，在8歐姆的負(fù)載情況下，可提供幾百mW的功率。6 設(shè)計(jì)電路與方案6.1基本要求設(shè)計(jì)電路振蕩和脈沖發(fā)生電路我們先用555定時(shí)器構(gòu)成一個(gè)施密特觸發(fā)器，再把這個(gè)施密特觸發(fā)器改接成多諧振蕩器。不過(guò)，我們這個(gè)施密特觸發(fā)器稍微復(fù)雜一些，除了“二六一搭”以外，又增加了一個(gè)電阻。與555定時(shí)器內(nèi)部的放電管TD構(gòu)成了一個(gè)反相器。邏輯上，這個(gè)反相器的輸出與555定時(shí)器的輸出完全相同。因此，這個(gè)施密特觸發(fā)器有兩個(gè)輸出端，分別為555定時(shí)器的3號(hào)腳和7號(hào)腳。我們看到，電阻和電容C構(gòu)成了RC積分電路，施密特觸發(fā)器的一個(gè)輸出端（7號(hào)腳）接RC積

23、分電路的輸入端，RC積分電路的輸出端接施密特觸發(fā)器的輸入端。這樣，一個(gè)多諧振蕩器就成了。施密特觸發(fā)器的另外一個(gè)輸出端（3號(hào)腳）專(zhuān)門(mén)作為多諧振蕩器的輸出，可以最大限度地保證多諧振蕩器的帶負(fù)載能力。電子琴之所以能產(chǎn)生音樂(lè)，是由于不同的電阻在555組成的多諧振蕩電路中產(chǎn)生不同的頻率，而頻率是不同的音階產(chǎn)生的根本原因。而不同的音階在人聽(tīng)來(lái)就是不同的音調(diào)。555構(gòu)成的振蕩器電路可以不需要外加觸發(fā)信號(hào),能自動(dòng)地產(chǎn)生矩形脈沖，這樣就可得到制作電子琴的頻率和循環(huán)播放的脈沖信號(hào)。其電路圖如圖12所示。計(jì)算頻率應(yīng)用公式：f =1/0.7(+2*)*C (3) 圖12 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器 功放電路部分集成

24、功放大電路可以有多種選擇，如三極管放大、差分放大、運(yùn)放等等，考慮到本次是對(duì)音頻放大，故選擇的是通用型音頻功率放大器。采用LM386運(yùn)放，價(jià)格低廉。LM386一般采用6-9V電源，最大輸出功率為1W，因該器件散熱條件不夠理想，一般輸出功率為0.5W以下，一般為0.3W。由LM386內(nèi)部結(jié)構(gòu)知，電路的電壓放大倍數(shù)可由內(nèi)部1.35k電阻及引腳1、8間的外圍元件確定。當(dāng)引腳1、8間不接任何元件時(shí)，其電壓放大倍數(shù)為20倍，當(dāng)引腳1、8之間外接電容10 uF電容是，其電壓放大倍數(shù)為200。此時(shí)，內(nèi)部的1.35k電阻倍交流短路，其電壓放大倍數(shù)表示式為: =2/=30k/150。引腳5與地之間外接0.047u

25、F電容和10歐電阻為補(bǔ)償電路，可提高電路的穩(wěn)定性，防止電路高頻自激。當(dāng)LM386處于高電壓放大倍數(shù)時(shí)，電源的影響將會(huì)增大，為此在引腳7與地之間外接10 uF的濾波電容。功率放大器LM386作發(fā)生器，能直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，如圖13所示為L(zhǎng)M386電壓增益最大時(shí)的用法，使引腳1和8在交流通路中短路，使200；為旁路電容；為去耦電容，濾掉電源的高頻交流成分。當(dāng)=16V、=32時(shí)，1W，但是，輸入電壓有效值卻僅需28.3mV圖13 LM386功放電路6.2設(shè)計(jì)方案利用非對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩器電路來(lái)作為發(fā)聲電路，由頻率值1：261.6、2：293.6、3：329.6、4：349.2、5：392.0、6：440.0

26、、7：439.9、0：523和確定一個(gè)電容值可計(jì)算得不同的電阻值。當(dāng)且僅當(dāng)74LS138輸出低電平，反向器輸出高電平，74LS04門(mén)才能打開(kāi)，頻率才能輸出,末級(jí)接LM386放大信號(hào)。原理電路圖如下圖14當(dāng)依次按下按鍵時(shí)74ls148對(duì)應(yīng)的輸入端為低電平，以此來(lái)控制分別發(fā)出8個(gè)不同信號(hào)，通過(guò)74ls138翻譯再通過(guò)反相器使得Y0-Y7依次輸出高電平，從而依次觸發(fā)8個(gè)環(huán)形振蕩器產(chǎn)生不同頻率信號(hào)，最后通過(guò)功放把8個(gè)音階依次輸出。電路圖如14所示。通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)選通不同充電電阻從而改變輸出頻率。以555為核心組成的多諧振蕩電路，由不同的充電電阻選擇不同的頻率，再通過(guò)功率放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器從而產(chǎn)生不同的音調(diào)。

27、555和、等組成一個(gè)無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)-選通不同阻值的充電電阻（-），得到不同的頻率，即發(fā)出不同的音符；改變的阻值也可改變頻率達(dá)到改變頻率的要求。通過(guò)設(shè)計(jì)要求中所給的頻率計(jì)算相應(yīng)的阻值，選擇合適的電位器調(diào)節(jié)后接入電路中。采用小功率功率放大器LM386放大音頻信號(hào)，驅(qū)揚(yáng)聲器，按下不同的琴鍵，產(chǎn)生不同的音調(diào)。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電器不耗電；開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電器工作。圖14（方案二） 簡(jiǎn)易電子琴基本要求電路圖7 參數(shù)計(jì)算取=0.033uF，=3K，=10Nf, =22uF,. =10 uF, =47uF,根據(jù)所給頻率按照555組成多諧振蕩器求解周期的公式 。 T=1/f=0.7（+2* ）C （4

28、）可求得產(chǎn)生1、2、3、4、5、6、7、0所對(duì)應(yīng)頻率需要的電阻阻值=18.0361 K;=16.1045 K;=7.372 K;=13.5234 K;=12.0473 K;=10.737 K;=4.876 K; ()=76.7725 K.8 電路的調(diào)試及仿真8.1 EDA仿真圖EDA仿真圖如圖15所示。圖15 EDA仿真圖8.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)波形圖1、開(kāi)關(guān)閉合無(wú)信號(hào)輸入時(shí)的波形圖如圖16所示。圖16 開(kāi)關(guān)閉合無(wú)信號(hào)輸入時(shí)的波形圖2、分別打開(kāi)八個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)的波形圖分別如下。頻率為262Hz波形圖如圖17所示。圖17 頻率為262Hz波形圖頻率為294Hz波形圖如圖18所示。圖18 頻率為294Hz波形圖

29、頻率為330Hz波形圖如圖19所示。圖19 頻率為330Hz的波形圖頻率為349Hz的波形圖如圖20所示。圖20 頻率為349Hz的波形圖頻率為392Hz的波形圖如圖21所示。圖21 頻率為392Hz的波形圖頻率為440Hz的波形圖如圖22所示。圖22 頻率為440Hz的波形圖頻率為494Hz的形圖如圖23所示。圖23 頻率為494Hz的波形圖頻率為523Hz的形圖如圖24所示。圖24 頻率為523Hz的波形圖8.3 測(cè)試結(jié)果與分析當(dāng)按下按鍵開(kāi)關(guān)后，能夠按照實(shí)驗(yàn)者的設(shè)計(jì)發(fā)出“哆”, “來(lái)”, “咪”, “發(fā)”,“嗦”,“啦”, “西”, 7個(gè)音調(diào)，雖然音調(diào)并不是很準(zhǔn)當(dāng)然沒(méi)有市場(chǎng)上電子琴的聲音好

30、，且前面四個(gè)音調(diào)沒(méi)有后四個(gè)音調(diào)效果好，；音調(diào)不準(zhǔn)可能是調(diào)節(jié)電阻值存在誤差。在焊接完成后我們不急于一次性把所有的都連好,逐級(jí)焊接和測(cè)試,每條電路都檢查是否有虛焊和少焊。待電路全部焊接完畢后，再次檢查防止電路短路,在確保無(wú)誤后我們開(kāi)始進(jìn)行最后測(cè)試,電路能很好的實(shí)現(xiàn)它的功能。8.4 實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題及解決辦法（1）焊接前要注意排版，排版的合適性直接影響實(shí)驗(yàn)各器件的正常工作，而且要使接線方便，不容易使電路板導(dǎo)線短路；（2）在焊接電路時(shí)，由于焊料本身有一定的電阻，所以在焊接時(shí)，應(yīng)該使元器件盡量貼著萬(wàn)能板，距離大概留23毫米。同時(shí)既要保證不虛焊，也不能焊的過(guò)多，以免造成短路；（4）導(dǎo)線分布要合適，所用導(dǎo)線不宜

31、過(guò)長(zhǎng)，過(guò)長(zhǎng)主要有三點(diǎn)敝處：a.由于導(dǎo)線過(guò)長(zhǎng)對(duì)電路產(chǎn)生大的誤差；b.防止過(guò)長(zhǎng)的導(dǎo)線相互纏繞不方便之后的調(diào)試；c.線過(guò)長(zhǎng)容易在調(diào)試時(shí)把接線弄斷。在每焊好一條線后都要對(duì)其進(jìn)行檢查，使其更牢固。避免在出問(wèn)題后進(jìn)行的大規(guī)模檢查；（5）注意外加電壓應(yīng)該在芯片的耐壓值范圍內(nèi)，電壓太小，則聲音很小，效果不明顯，但是電壓過(guò)高，則可能燒壞芯片;（6）買(mǎi)來(lái)的元器件應(yīng)首先檢查是否有用，如果不檢查則使調(diào)試變得十分困難。結(jié)束語(yǔ)本次實(shí)驗(yàn)我認(rèn)為是很有必要的，不但是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，可以讓我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)的過(guò)程中鞏固所學(xué)的知識(shí)，發(fā)現(xiàn)自己的不足，而且也是對(duì)動(dòng)手能力的一種培養(yǎng)。只有將理論與實(shí)踐相結(jié)合，將理論用實(shí)踐的方法反映出來(lái)，

32、才是學(xué)習(xí)這門(mén)課程的關(guān)鍵。通過(guò)兩周的課程設(shè)計(jì)，基本完成了簡(jiǎn)易電子琴的制作。電子琴的制作主要涉及是模擬電路和數(shù)字電路，這是電子領(lǐng)域中的基本電路，此次課題要求完把數(shù)字模擬相結(jié)合，并且完成模擬電路的調(diào)試，做出的電子琴具有發(fā)聲準(zhǔn)、原理簡(jiǎn)潔、電路簡(jiǎn)單、制作成本低，有一定的實(shí)用性，可以作為某些簡(jiǎn)易電子琴的實(shí)驗(yàn)樣品，然后做成小玩具，具有市場(chǎng)前景，有很大的現(xiàn)實(shí)意義。本次電子琴設(shè)計(jì)大部分采用IC芯片，當(dāng)然關(guān)鍵部分在于發(fā)音部分，對(duì)于模擬發(fā)音，是通過(guò)555定時(shí)發(fā)生器產(chǎn)生不同頻率的脈沖，利用調(diào)節(jié)電位器改變接入有效電阻，易于頻率的調(diào)試。手動(dòng)控制和自動(dòng)控制是用模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)將兩個(gè)獨(dú)立的部分連接起來(lái)，模塊化的設(shè)計(jì)主

33、要方便于電路的糾錯(cuò)、改進(jìn)、測(cè)試。完成的電子琴實(shí)物作品整體布局美觀、線路連接分明，系統(tǒng)功能良好。參考文獻(xiàn)1 何希才.常用集成電路簡(jiǎn)明速查手冊(cè)（第一版）.北京 ：國(guó)防工業(yè)出版社.2006.82 徐國(guó)華.模擬及數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2004.8 3 陳振官.數(shù)字電路及制作實(shí)例 (第一版) .北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2006.84 黃繼昌.數(shù)字集成電路應(yīng)用300例 .北京：人民郵電出版社.2003.115 梁宗善.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì).華中理工大學(xué)出版社.1995.16 趙珂 彭嵩.電子技術(shù)實(shí)踐(三).南昌航空工業(yè)學(xué)院電子信息工程學(xué)院電子實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中心.2007.37 張延琪

34、. 常用電子電路280例解析. 中國(guó)電力出版社2004年12月8 周惠潮. 常用元器件及典型應(yīng)用. 電子工業(yè)出版社 2005年1月9 沈長(zhǎng)生. 常用電子元器件使用300問(wèn). 機(jī)械工業(yè)出版社2005年5月10 胡宴如. 模擬電子技術(shù). 高等教育出版社 2007年6月11 楊志忠. 數(shù)字電子技術(shù). 高等教育出版社 2008年2月12 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ).數(shù)字部分（第四版）. 高等教育出版社2003年3月致謝在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我要特別的感謝我的數(shù)字電路老師李敏君老師，她在設(shè)計(jì)方面給我很大的啟發(fā)和改正，在實(shí)際操作和仿真中給了我很大的幫助，耐心地幫助我指導(dǎo)我，幫助我修改論文的格式，幫助我怎樣使得論文更加規(guī)范美觀，在這里我表示真誠(chéng)的感謝！在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中印象最深完成實(shí)物連接的過(guò)程，我感覺(jué)這就是本次設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的部分。當(dāng)一下子連接好實(shí)物的時(shí)候，我經(jīng)歷了喜悅；在發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題的時(shí)候，我都很氣惱，急著