用 制作简易电子琴

555简易电子琴电路制作

一设计要求与任务

1.学习调试电子电路的方法，提高实际动手能力。

2.了解由555定时器构成简易电子琴的电路及原理。

二总体框图

、【模块功能】

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输入端：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频率产生端：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

【设计方案】

555定时器

本实验采用两个555集成定时器组成简易电子琴。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S1~S7，外接电容C1、C2，外接电阻R8以及R1~R7等元件组成，颤音振荡器由555定时器，电容C5及R9、R10

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。

三选择器件

【实验器材】

555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。

多谐振荡器的工作原理

多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。

由555定时器构成的多谐振荡器如图1所示，R

1，R

2

和C是外接定时元件，

电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的

连接处，将放电端（7脚）接到R

1，R

2

的连接处。

由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持

时间TPH的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数T充=（R

1＋R

2

）C。

由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T放＝R2C0随着C的放电，uc下降，当uc下降到（1/3）Vcc时，输出uo。为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/3～2/3）Vcc 之间变化。图1（b）所示为工作波形。

图1 555定时器构成的多谐振荡器电路及工作波形

集成555定时器有双极性型和CMOS型两种产品。一般双极性型产品型号的最后三位数都是555，CMOS型产品型号的最后四位数都是7555.它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。器件电源电压推荐为4．5～12V，最大输出电流200mA以内，并能与TTL、CMOS逻辑电平相兼容。其主要参数见表8.1。

555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图

：【逻辑符号】

【内部原理图】

V

（TH）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。i1

（TR）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR。

V

i2

：控制电压端。

V

CO

：输出端。

V

O

Dis：放电端。

Rd：复位端。

555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络，产生V

CC

和

V CC 两个基准电压；两个电压比较器C

1

、C

2

；一个由与非门G

1

、G

2

组成的基本RS

触发器（低电平触发）；放电三极管T和输出反相缓冲器G

3

。

Rd是复位端，低电平有效。复位后, 基本RS触发器高端为1（高电平），经反相缓冲器后，输出为0（低电平）。

【逻辑功能】

在555定时器的V

CC 端1/3和地之间加上电压，并让V

CO

悬空，则比较器C

1

的同相输入端接参考电压1/3V

CC ，比较器C

2

反相输入端接参考电压2/3V

CC

，为

了学习方便，我们规定：

当TH端的电压>1/3V

CC 时，写为V

TH

=1，当TH端的电压<2/3V

CC

时，写为V

TH

=0。

当TR端的电压>2/3V

CC 时，写为V

TR

=1，当TR端的电压<1/3V

CC

时，写为V

TR

=0。

① 低触发：当输入电压V

i2

CC

2/3 且V

i1

<1/3V

CC

时，V

TR

=0，V

TH

=0，比较器C

2

输出为低电平，C

1

输出为高电平，基本RS触发器的输入端TH=0、TR=1，，经输

出反相缓冲器后，V

O

＝1，T截止。这时称555定时器“低触发”；

② 保持：若V

i2>1/3V

CC

且V

i1

<2/3V

CC

，则V

TR

=1，V

TH

=0，基本RS触发器保持，

V

O

和T状态不变，这时称555定时器“保持”。

③ 高触发：若V

i1>2/3V

CC

，则V

TH

=1，比较器C

1

输出为低电平，无论C

2

输出

何种电平，基本RS触发器,经输出反相缓冲器后，V

O

＝0；T导通。这时称555定时器“高触发”。

555定时器的“低触发”、“高触发”和“保持”三种基本状态和进入状态

的条件（即V

TH 、V

TR

的“0”、“1”）必须牢牢掌握。