功能电路设计与制作说明书
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功能电路设计与制作
课程设计
说
明
书
专业班级:2015级机械电子工程
作品名称:基于ne555芯片简易电子琴(仿真)
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完成时间:
目录
1设计任务要求 (2)
1.1设计任务 (2)
1.2设计要求 (2)
2设计方案 (2)
2.1总体框图 (2)
2.2各模块以及功能 (3)
3 各模块具体设计 (3)
3.1按键模块设计 (3)
3.2频率产生模块设计 (3)
3.3扬声器模块 (4)
4 仿真调试 (4)
4.1仿真中的元器件选择 (5)
4.1.1根据555多谐震荡的原理选择电阻 (5)
4.1.2电容选择 (5)
4.2仿真调试 (5)
4.2.1组合并连接仿真图 (5)
4.2.2仿真频率 (6)
4.3电路板实物的焊接与测试 (8)
4.3.1实物的焊接 (8)
4.3.2实物的测试 (8)
结论 (9)
仿真电路图 (9)
实物图 (10)
Moyj
1设计任务要求
1.1设计任务
利用所学的逻辑代数、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整形、A/D转换与D/A转换等有关知识和常用仪器仪表使用、数字电路与功能电路测试、电路设计、电路制作与调试等技能设计出一个简易电子琴。
1.2设计要求
1)利用数字电路设计或单片机编程控制电路。
2)产生e调8个音阶的振荡频率,它分别由1、2、3、4、5、6、7、0号数字键控制。
3)其频率分别为: 1:261.6、2:293.6、3:329.6、4:349.2、5:392.0、6:440.0、7:439.9、0:523
4)做出电路板实物并具有仿真分析。
2设计方案
2.1 总体框图
输入按键开关通过音阶频率计算
出阻值
555震荡电路
扬声器
图1.1系统框图
本方案采用采用以数字电路知识为主的方法定制,选用基于555 集成定时器组成简易电子琴,整个电路由振荡器、扬声器和按键开关等部分组成。振荡器是由555定时器的功能所形成,八个按键开关,外接瓷片电容C1、C2,外接电阻R8 以及R1-R7(用8 个通过计算出来的电阻调成所需电阻元件)等元件组成其他部分。
2.2 各模块以及功能
该电路包括按钮开关,定值电阻,555振荡器和扬声器三部分组成。
1按键模块:由八个按钮开关与各自的定值电阻串联在并联组成输入端。
2频率产生模块:根据定值电阻的不同输入,由555产生不同的信号频率。
3扬声器端口: 接受信号频率发出特定的频率。
3 各模块具体设计
3.1按键模块设计
按照设计要求设计了含有八个触摸式开关和定值电阻的按键模块,兼顾电源开关已经震荡电路中的RC电路中的电阻作用。即通过按下不同的开关达到改变接人电阻的目的啊,从而改变震荡电路的频率,输出不同频率的电信号。其结构如图3.1所示:
图3.1 按键模块图
3.2频率产生模块设计
图3.1仿真软件中的555定时器振荡电路
图3.2 555定时器构成的多谐振荡器电路及工作波形
其实质是将输入的直流信号转换成矩形波信号输出。
充电时间: T1=(R1+R2)Cln2≈0.7(R1+R2)C
放电时间: T1=R2Cln2≈0.7R2C
矩形波的振荡周期: T= 1 T + 2 T ≈0.7(R1+2R2)C
振荡频率: f=1/T
因此改变R1、R2 和电容 C 的值,便可改变矩形波的周期和频率。
3.3扬声器模块
图3.3.1扬声器模块
因为ne555芯片的输出电流足以驱动喇叭因此直接连接喇叭LS1。
4仿真调试
因本设计本身要求有稳定性高、免维护、抗干扰能力强等功能,系统调试除了验证数据处理的精度,确保判断的准确性外,同时必须确认各项功能的正常运行。
4.1 仿真中的元器件选择
4.1.1根据555多谐震荡的原理选择电阻
由上所述可知:555芯片输出端输出的频率计算公式为f=1.43/((R1+2R2)C) 再由下表所列的八个音阶分别对应的频率可以令R1为一固定阻值,通过开关调节的几个串联的电阻当做R2。分别选用6个2千欧电阻,一个1千欧和一个十三千欧的电阻串联接于引脚6和引脚七。
4.1.2电容选择
通过计算可以得出6引脚所需电容为0.1μF。输出端3接4.7μF电容。
根据以上选择计算实际频率与真实频率对比如下:
音阶真实频率/Hz 实际频率/Hz
1 261.6 269.81
2 293.7 291.83
3 329.6 317.77
4 349.2 348.64
5 392.0 486.48
6 440.0 433.33
7 493.9 493.10
i 523.3 529.62
4.2 仿真调试
4.2.1组合并连接仿真图
通过对要求的分析设计出电路的三个模块,并利用仿真软件proteus和Multisim选择电器元件,将三部分模块的电路图进行调试,其总体Multisim仿真图如图4.2.1.:
图4.2.1Multisim仿真图
在仿真过程中发现Multisim的喇叭仿真部分存在问题,即不能按频率发声,故又用proteus进行仿真,并成功驱动喇叭发出音阶。
4.2.2仿真频率
测试出各个按键的频率波形图如下:
音阶1:
音阶2
音阶3