-用制作簡易電子琴.doc

1、555簡易電子琴電路制作一 設(shè)計要求與任務(wù)1.學(xué)習(xí)調(diào)試電子電路的方法，提高實際動手能力。2.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、【模塊功能】該電路包括按鈕開關(guān)，定值電阻，555振蕩器和揚聲器三部分組成，1輸入端: 由八個按鈕開關(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)生不同的信號頻率3揚聲器端口: 接受信號頻率發(fā)出特定的頻率【設(shè)計方案 】555定時器 本實驗采用兩個555集成定時器組成簡易電子琴.整個電路由主振蕩器，顫音振蕩器，揚聲器和琴鍵按鈕等部分組成.主振蕩器由555定時器，七個琴鍵按鈕S1S7，外接電容C1、C2，外接

2、電阻R8以及R1R7等元件組成，顫音振蕩器由555定時器，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定時器復(fù)位端4,則主振蕩器輸出端出現(xiàn)顫音。按圖接線后閉合不同開關(guān)即可令喇叭發(fā)出不同頻率的聲響，從而模擬出電子琴的工作。三 選擇器件【實驗器材】名稱NE555按鍵開關(guān)撥動開關(guān)電阻電容電路板電池導(dǎo)線揚聲器數(shù)量1819311若干1555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(dāng)?shù)淖枞菰?，就可以?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產(chǎn)生與變換電路。它在波形的產(chǎn)生與變換

3、、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(yīng)用.多諧振蕩器的工作原理多諧振蕩器是能產(chǎn)生矩形波的一種自激振蕩器電路，由于矩形波中除基波外還含有豐富的高次諧波，故 稱為多諧振蕩器.多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài),在自身因素的作用下,電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之 間來回轉(zhuǎn)換，故又稱它為無穩(wěn)態(tài)電路。由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖1所示，R1,R2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

4、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(dāng)uc上升到（2/3）Vcc時,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這段時間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，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=（R1R2)C。由于放電管VT導(dǎo)通，電容C通過電阻R2和放電管放電，電路進(jìn)人第二暫穩(wěn)態(tài)。其維持時間TPL的長短與電 容的放電時間有關(guān)，放電時間常數(shù)T放R2C0隨著C的放電,uc下降，當(dāng)uc下降到（1/3）Vcc時，輸出uo。 為高電平，放電管VT截止，Vc

5、c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（1/32/3)Vcc 之間變化。圖1（b)所示為工作波形。圖1 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路及工作波形 集成555定時器有雙極性型和CMOS型兩種產(chǎn)品.一般雙極性型產(chǎn)品型號的最后三位數(shù)都是555,CMOS型產(chǎn)品型號的最后四位數(shù)都是7555.它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。器件電源電壓推薦為4512V，最大輸出電流200mA以內(nèi)，并能與TTL、CMOS邏輯電平相兼容。其主要參數(shù)見表8。1.555定時器的內(nèi)部電路框圖及邏輯符號和管腳排列分別

6、如圖：【邏輯符號】 【內(nèi)部原理圖】Vi1(TH）:高電平觸發(fā)端,簡稱高觸發(fā)端，又稱閾值端，標(biāo)志為TH.Vi2(TR）：低電平觸發(fā)端，簡稱低觸發(fā)端，標(biāo)志為TR。VCO:控制電壓端.VO：輸出端.Dis:放電端。Rd:復(fù)位端。555定時器內(nèi)含一個由三個阻值相同的電阻R組成的分壓網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生VCC和VCC兩個基準(zhǔn)電壓；兩個電壓比較器C1、C2;一個由與非門G1、G2組成的基本RS觸發(fā)器(低電平觸發(fā))；放電三極管T和輸出反相緩沖器G3。Rd是復(fù)位端，低電平有效。復(fù)位后， 基本RS觸發(fā)器高端為1（高電平），經(jīng)反相緩沖器后，輸出為0(低電平)?！具壿嫻δ堋縍STTHTROUT0XX012/3VCC1/3VC

7、C012/3VCC1/3VCC不變12/3VCC2/3VCC1/3VCC時，寫為VTH=1,當(dāng)TH端的電壓2/3VCC時，寫為VTH=0。當(dāng)TR端的電壓2/3VCC時，寫為VTR=1,當(dāng)TR端的電壓1/3VCC時，寫為VTR=0。 低觸發(fā):當(dāng)輸入電壓Vi2VCC2/3 且Vi11/3VCC時，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。這時稱555定時器“低觸發(fā)”; 保持：若Vi21/3VCC 且Vi12/3VCC，則VTH=1，比較器C1輸出為低電平，無論C2輸出何種電平，基本RS觸發(fā)器,經(jīng)輸

8、出反相緩沖器后，VO0；T導(dǎo)通。這時稱555定時器“高觸發(fā)”.555定時器的“低觸發(fā)”、“高觸發(fā)和“保持”三種基本狀態(tài)和進(jìn)入狀態(tài)的條件（即VTH、VTR的“0”、“1”）必須牢牢掌握。 VCO為控制電壓端，在VCO端加入電壓，可改變兩比較器C1、C2的參考電壓。正常工作時,要在VCO和地之間接001F（電容量標(biāo)記為103）電容.放電管Tl的輸出端Dis為集電極開路輸出。555定時器的控制功能說明見表8.2。2音階頻率本實驗采用的是C調(diào)音階，其音階頻率與對應(yīng)電阻R8值如下表根據(jù)T=0.7（R9+R8）C可計算R8的值原理圖如下：IC555組成自激多諧振蕩器,在腳與電源之間加入一組音調(diào)電阻R1R8

9、，即是一架玩具電子琴。未按琴鍵K1K5時，時基電路555不振蕩,揚聲器不發(fā)聲；按下某一琴鍵時,揚聲器依555的振蕩頻率，發(fā)出相應(yīng)的聲響.電阻R1R8的選擇調(diào)整方法，是用一只60100k的電位器，先接入電路，從高音（或低音）開始，轉(zhuǎn)動電位器,使揚聲器發(fā)出一個起始的標(biāo)準(zhǔn)音階，測出電位器的阻值，并換上相同阻值的固定電阻,這樣即可確定各音階所需的電阻阻值.原理主要是555的多諧振蕩.多諧振蕩的頻率：f=1.43/（(R+2R）C）這是個約等于，其中R指7管腳與電源之間的電阻，R指7管腳與6管腳之間的電阻，C是2管腳與地之間的電容。實驗中通過按鍵使R的阻值改變，從而改變振蕩頻率,揚聲器就可與發(fā)出不同的聲

10、音,如果R的阻值取得好，揚聲器就可以發(fā)出類似電子琴的聲音了。四 功能模塊1開關(guān)輸入端邏輯功能： 八個開關(guān)與經(jīng)計算出來的固定電阻串聯(lián)后再其并聯(lián)，給555震蕩器產(chǎn)生不同的信號，從而產(chǎn)生不同的頻率 2 555振蕩器邏輯功能:由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器,R1，R2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(dāng)uc上升到(2/3）Vcc時，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這段時間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，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=（R1R2）C。由于放電管VT導(dǎo)通，電容C通過電阻R2和放電管放電，電路進(jìn)人第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時間TPL的長短與電 容的放