创新实验电子琴实验报告

山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验研究报告

实验项目名称＿创新型实验＿专题＿＿简易电子琴的设计与制作＿

姓名＿X）学号＿X

姓名X 学号X

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指导教师及职称＿＿＿＿赵洪亮＿＿＿＿＿＿

开课学期2011 至2012 学年＿ 2 ＿学期

提交时间2012 年 6 月28 日

一、实验摘要

本实验采用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，蜂鸣器，扬声器和琴键按钮等部分组成。

二、实验目的

1、将课程的理论知识转换为技能。

2、掌握简易电子琴的组成原理及设计方法。

3、掌握集成555定时器应用电路的设计、制作与调试方法。

4、掌握制作电子电路的技能。

5、进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则，

掌握电子仪器的正确使用

6、学会电子电路的安装与调试技能。

7、学会撰写课程设计总结报告。

8、通过课程设计的综合训练，为以后毕业设计打下一定的基础。

三、实验场地及仪器、设备和材料：

实验场地：院数电实验室

实验设备及材料：两个SYB-120面包板、NE555 1个、LM386 1个、琴键开关8个（小体积）、单刀双掷开关2个、扬声器1个、音乐蜂鸣器1个、陶瓷电容0.1μF1个、电解电容10uF1个、电解电容220uF1个、系列电阻：510 kΩ、20kΩ、10 kΩ、1 kΩ、6.8k Ω、2 kΩ、4.7kΩ、3.3 kΩ、100Ω、200Ω、10Ω若干。可调电阻（电位器）1kΩ1个，面包板用独股线导线若干、直流稳压电源一台。

四、实验内容

1、实验原理

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。简易电子琴主要使用555定时器和电子元件实现C调八个音阶1.2.3.4.5.6.7.i，具有一般基音演奏功能，其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。

NE555单元模块

（1）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电路，由于矩形波肿除基波外还

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2-2所示：

R01

5k

C10.1u

C20.01u

G N D

1

TRIG

2

O UT 3

R E S E T

4

D ISCH G

7TH OLD

6CV OLT

5

V C C

8

555

Rx

V CC

O UT

图2-2

01R 、X R 和1C 、2C 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01R 和1C 的连接处，将放电端（7脚）接到01R 和X R 的连接处。 由于接通电源瞬间，电容1C 来不及充电， 电容器两端电压1

C U 为低电平，小于1

3

C C V ，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出O

U 为高电平，放电管VT 截止。这时电源经X R 和01R 向1C 充电，使电压1

C U 按指数规律上升，

当1

C U 上升到23

C C V 时，输出O U 为低电平，放电管VT 导通，把1

C U 从13C C V 上升到2

3

C C V 这

短时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间PH T 的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数1011()ln 2X T R R C =+。

由于放电管VT 导通，电容1C 通过电阻01R 和放电管VT 放电，电路进入第二暂稳态，其维持时间PL T 的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数20112T R C ln =，随着1C 的放电，1

C U 下降，当1

C U 下降到1

3

C C V ，输出O U 为高电平，放电管VT 截止，C C V 再次对电容1

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，1

C U 的电压总是在13

C C V

23

C C

V 之间变化。

电容1C 的充电时间1T 和放电时间2T 各为： 1011()ln 2X T R R C =+。 20112T R C ln = 故振荡周期为：

011(2)ln 2X T R R C =+ 振荡频率为： 01111

(2)ln 2

X f T R R C =

=

+

由上式可以求出8个音调需要的电阻X R 分别是44k 、38k+10、33k 、30.3k 、26k+10、22k 、17.8k 、16.8k 。

（2）集成555定时器有双极型和CMOS 型两种产品。一般双极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神农百草膏数都是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。