555简易电子琴设计报告

北京交通大学

电子技术课程设计报告

随着科学技术的发展和人类的进步，电子技术已经成了各种工程技术的核心，特别是进入信息时代以来，电子技术更是成了基本技术，其具体应用领域涵盖了通信领域、控制系统、测试系统、计算机等等各行各业

生活中常使用到许多的电子设备，它给我们生活上的便利与影响。而电子琴就是一个很明显的例子，这些有时甚至含有内建音乐，有时又可以千变万化，真让人想动手试试看，因此我们对它产生了许多问题与想象。本文就是关于用555定时器制作简易电子琴的过程及基本原理。

1.方案介绍

1.1.总体框图

，

1．2．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

1.3.方案选择

【设计方案一】

数字电路电子琴

采用一个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，电阻，按键及电容组成。

【设计方案二】

单片机电子琴

程序可分如下：

初始化模块、判断按键模块、键值处理模块、音乐处理模块、中断模块、0处理模块、表单模块。

初始化模块：对8279键盘的部分进行初始化和中断初始化。

键值处理模块：用8279的状态字来判断它是否按键（FIFORAM不能清除已处理的数据，但8279的状态字会发生相应改变）。输入的键值与1-8的物理值01H-08H进行比较，如果与其中某个数相等，则跳到1-8的键值处理模块；如果是9或者A，则跳到音乐处理模块。如果输入是0，则跳到0处理模块。结尾跳到初始化模块。

音乐处理模块：专门处理音乐中的1-8的发音。它们发音不同是因为波的频率不同，所以要发出不同的音，只要实现发出的波的频率不同即可。于是，可通过定时的方法来中断产生不同的方波。可把1-8的定时初值放在一个表单内。

中断模块：T0中断是为键值处理模块服务；T1中断是为音乐处理模块服务。

0处理模块：在音乐处理过程中，按下0则音乐暂停，此时可如其他按键（包括音乐按键）。当再按下0键时，则最近继续的音乐中断。

表单模块：TAB音符表单存放1-8的ASCII码值；FREQUENCY音符初值表单存放1-8音符的中断初值；DAT、DAT1分别存放两首歌曲相应的中断初值和节拍等信息。

综上：第一种方案简易，易于实现，所用知识为数字电子技术。接下来将介绍这种方案。

2.1

原理图：

对不同音阶的波形仿真：1音

2音

3音4音5音6音

7音

8音

2.2最终设计电路

考虑到通过扬声器直接播放输出信号效果不好，所以在扬声器前把信号加以放大。最终决定用以下电路进行实验。

3. 主要元器件介绍

3.1. 555芯片介绍及元器件选择

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，R1，R2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R1，R2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=（R1＋R2）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下：

【逻辑符号】

【内部原理图】

（TH）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。V

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。