555定时器—简易电子琴

名称：综合训练项目二题目：555定时器的应用

——简易电子琴

专业：

班级：

组别：

组员：

学号：

工程技术大学

《数字电子技术》

综合训练项目一成绩评定表

《综合训练项目二》任务书

一、综合训练题目

555定时器的应用——双音频报警器

二、目的和要求

1、目的：掌握555定时器构成电路的实际应用；熟悉555时基电路控制端的功能和作用；了解用电压调制频率的方法；学会分析变化的信号波形。

2、要求：设计555定时器的应用电路；根据自己设定技术指标，设计电路结构，计算必要的电路参数，进行电路仿真验证功能。

成果形式：每小组提交综合训练报告一份；现场或视频答辩；有能力的同学制作实物。

上交时间：在讲授完第七章《脉冲波形的产生和整形》知识单元后的一周之提交。三、训练计划

项目综合训练课下1周，课上1节。

第1～3天：针对选题查资料，确定整体设计方案，计算电路参数；

第4～5天：论证电路设计，利用仿真软件仿真设计电路，观察能否达到设计要求；；

第6～7天：按格式要求编写整理设计报告。

四、设计要求

1. 每名同学按照自己分配的任务要求完成训练。

2. 绘图统一采用Visio2010。

指导教师：

日期：年月日

一、设计容及技术指标

本课题预设计一个简易电子琴。用555定时器构成多谐振荡器电路，通过一个小型扬声器可以发出七种不同频率的声音，与电子琴的声音相似。

二、555定时器电路原理

2.1 555 计时器的特点

555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成与一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。其在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。555时基集成电路具有成本低、易使用、适应面广、驱动电流大和一定的负载能力。在电子制作中只需经过简单调试，就可以做成多种实用的各种小电路，远远优于三极管电路。

555时基集成电路的主要参数为（以NE555为例）电源电压4.5～16V。输出功率大，驱动电流达200mA。作定时器使用时，定时精度为1％。定时时间从微秒级到小时级。作振荡使用时，输出的脉冲的最高频率可达500KHz。可工作于无稳态和单稳态两种方式。可调整占空比。温度稳定性好。

2.2、555组成的多谐振荡器

由555定时器和外接组件R1R2C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在俩个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1R2向C充电，以及C通过R2向放电Dc 端放电，使电路产生振荡。电容C在2/3Vcc和1/3Vcc之间充电

和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波形，对应的波形如图所示。

A1

555_VIRTUAL

GND

DIS OUT

RST

VCC THR CON

TRI C1100nF

C2100nF

R180Ω

R290Ω

VCC

9V

V0

1211

108

9

7

VCC

图2-1多谐振荡

图2-2多谐振荡器的波形图

输出信号参数：

电路振荡周期： T 1=(R 1+R 2)Cln2 T 2=R 2Cln2

T=T 1+T 2=(R 1+2R 2)Cln2

电路振荡频率： f=1/T=1/(R 1+2R 2)Cln2 输出脉冲的占空比： q= T 1/T 2= R 1+R 2/ R 1+2R 2

三、电路设计及参数计算

3.1电路结构

图3-1简易电子琴电路图

3.2电路工作原理

由555定时器组成的多谐振荡器，整个电路由主振荡器、扬声器和琴键按钮等部分组成。它的振荡频率可以通过改变振荡电路中RC 元件的数值进行改变。根据这一原理，通过设定一些不同的RC数值并通过控制电路，按照一定的速度依次将不同值的RC组件接入振荡电路，就可以使振荡电路按照设定的要求，发出不同的信号，然后接蜂鸣器，产生7个音阶的频率。

3.3电路参数计算

根据f=1/[(R1+2R2)Cln2]，得R2=1/(2fCln2)-R1/2。

R1=10kΩ，C=0.1μF,可算出R2的值。

音阶 1 2 3 4 5 6 7 赫兹（Hz）523 587 659 698 784 880 987

R2(kΩ) 8.79 7.29 5.95 5.33 4.20 3.20 2.31 四、仿真验证

当按住S4使R5=4.20kΩ的电阻接入电路，输入蜂鸣器的波形如图，T=1.278ms，f=1/T=782Hz，与音阶5（784Hz）相同。按住其他按键也符合各音阶。所以电路符合设计要求。

五、总结体会

这次课程设计是一次难得的锻炼机会，让我们能够充分利用所学过的理论知识还有自己的想象能力。另外还让我们学习查找资料的方法，以及自己处理分析电路，设计电路的能力。这次的的课程设计让

我懂得了它们在实际中的用途，激发了我以后的学习兴趣，有利于今后更好的学习，为日后打下坚实的基础。

通过这次课程设计，不仅培养了自己独立思考的能力，在各种其他能力上也有了一个提高。总的来说，我觉得这次实践对我现在的学习以及以后的工作都有很大的帮助，而且使我学会了怎样分析问题，让我的思维更加缜密，逐步建立了科学严谨的意识。