555簡易電子琴數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、目 錄第一章系統(tǒng)概述11.1系統(tǒng)開發(fā)背景11.2系統(tǒng)開發(fā)意義11.3ewb在數(shù)字電子電路綜合課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用2第二章555簡易電子琴設(shè)計(jì)32.1設(shè)計(jì)題目32.2設(shè)計(jì)的目的與要求32.3 分析任務(wù)32.3.1設(shè)計(jì)總開關(guān)模塊32.3.2設(shè)計(jì)控制模塊32.3.3設(shè)計(jì)琴鍵模塊32.3.4設(shè)計(jì)揚(yáng)聲器模塊32.4 需用器件的選擇32.4.1 555定時器32.4.2 電容62.4.3 電阻62.5總體說明62.6 單元模塊6第三章555簡易電子琴的實(shí)現(xiàn)83.1單元模塊的實(shí)現(xiàn)83.2電子琴的完整電路設(shè)計(jì)83.3參考文獻(xiàn)15第一章 系統(tǒng)概述1.1 系統(tǒng)開發(fā)背景隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，模擬電子技術(shù)的缺點(diǎn)和局限性

2、越發(fā)明顯，模擬電子技術(shù)的不穩(wěn)定性、易干擾性等大大限制了其應(yīng)用，且有阻礙電子技術(shù)發(fā)展的趨勢。19世紀(jì)興起的數(shù)字電路以其先天的便捷、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代電子技術(shù)電路中占有越來越重要的地位。數(shù)字電路與模擬電路相比有顯而易見的穩(wěn)定性。近年來，數(shù)字電路又有了巨大的發(fā)展?？删幊踢壿嬈骷╬al、gal等）的發(fā)展和普及最終使ic的設(shè)計(jì)面向了用戶（這是模擬電路無法做到的），而這毫無疑問會給用戶帶來巨大的便捷，從而奠定它在電子電路中的對位。隨著集成技術(shù)的進(jìn)一步提高，各種新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，人類歷史橫跨數(shù)碼時代向更進(jìn)一步發(fā)展已出現(xiàn)在各大型相關(guān)企業(yè)的宏偉藍(lán)圖中。新世紀(jì)里誰掌握了新技術(shù)誰就得到了獲勝的資本，也僅僅是資本而

3、矣。新世紀(jì)里電子行業(yè)的發(fā)展速度令人窒息，聞名的摩爾定律更把許多人威嚇在門外?？梢哉雇?，由數(shù)字構(gòu)成的新世界即將出現(xiàn)。將是人類文明的又一飛躍。1.2 系統(tǒng)開發(fā)意義555簡易電子琴是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示裝置，與機(jī)械式數(shù)字顯示裝置相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。555簡易電子琴從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。因此，我們此次設(shè)計(jì)與制做555簡易電子琴就是為了了解555定時器的原理，從而學(xué)會制作555簡易電子琴，而且通過555簡易電子琴的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實(shí)用方法。1

4、.3 ewb在數(shù)字電子電路綜合課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用長期以來，綜合課程設(shè)計(jì)是以理論課教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成的。我們在教學(xué)實(shí)踐的過程中，結(jié)合理論教學(xué)的進(jìn)程，利用計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動化軟件electronics workbench(虛擬電子工作臺-ewb)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行基礎(chǔ)驗(yàn)證模擬仿真實(shí)驗(yàn)，作為教學(xué)的補(bǔ)充。使學(xué)生增強(qiáng)對電路的感性認(rèn)識，掌握各種儀器的基本使用、電路參數(shù)的測試方法。我們采用工作在windows xp平臺上的ewb 512(虛擬電子工作臺)軟件。通過人機(jī)對話的方式，能使我們每個人都能親自動手搭接電路，進(jìn)行元件接線，參數(shù)設(shè)定。邊連線，邊測試，邊修改，邊分析，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對

5、照。通過ewb軟件的component properties(元件屬性)可隨時調(diào)整和修改元器件參數(shù)，分析各元件參數(shù)對電路的作用與影響。調(diào)試和測量過程就是最好的學(xué)習(xí)過程。在這樣的實(shí)驗(yàn)中，把實(shí)驗(yàn)與理論有機(jī)的結(jié)合起來，加深了我們對理論的認(rèn)識。第二章 555簡易電子琴設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)題目555簡易電子琴設(shè)計(jì)2.2 設(shè)計(jì)的目的與要求 用555定時器以及外加電阻、電容組成，此電路能夠發(fā)出1、2、3、4、5、6、7、i，這8個音符，且8個音符對應(yīng)的頻率依次為264hz、297 hz 、330 hz、 352 hz、 396 hz 、440 hz 、495 hz 、528 hz。2.3 分析任務(wù)由提出的任務(wù)的

6、要求可以知道，本任務(wù)可以分為四個模塊2.3.1設(shè)計(jì)總開關(guān)模塊2.3.2設(shè)計(jì)控制模塊 根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求，要實(shí)現(xiàn)555簡易電子琴的設(shè)計(jì)就要選擇555定時 器構(gòu)成多弦振蕩電路。2.3.3設(shè)計(jì)琴鍵模塊 要發(fā)出不同的頻率，就需要幾個開關(guān)的閉合和斷開來控制，可看 作琴鍵。2.3.4設(shè)計(jì)揚(yáng)聲器模塊 通過喇叭來發(fā)出不同頻率的聲音。2.4 需用器件的選擇2.4.1 555定時器 國產(chǎn)雙極型定時器cb555電路是由比較器c1和c2，基本rs觸發(fā)器和 集電極開路的放電三極管td三部分組成。 vh是比較器c1的輸入端，v12是比較器c2的輸入端。c1和c2的參考電壓vr1和vr2由vcc經(jīng)三個五千歐電阻分壓給出。在控

7、制電壓輸入端vco懸空時，vr1=2/3vcc,vr2=1/3vcc。如果vco外接固定電壓，則vr1=vco,vr2=1/2vco. rd是置零輸入端。只要在rd端加上低電平，輸出端v0便立即被置成低電平，不受其他輸入端狀態(tài)的影響。正常工作時必須使rd處于高電平。如圖2.1為器件引腳的編號。 1、電路組成如圖 2.2所示 2、 功能表如表21所示如圖2.3所示 3、 基本功能當(dāng)時，輸出電壓為低電平，vt飽和導(dǎo)通。當(dāng)時，時，時，c1輸出低電平，c2輸出高電平，q0，飽和導(dǎo)通。當(dāng)、時，c1、c2輸出均為高電平，基本rs觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變，因此、vt也保持原來狀態(tài)不變。當(dāng)、時，c1輸出高電平，

8、c2輸出低電平，q1，vt截止。2.4.2 電容c1=4.7u c2=0.01u c3=0.022u2.4.3 電阻r1 = 27.6k r2 = 22.08k r3 = 12.42k r4 = 20.7k r5 = 16.6k r6 = 16.6k r7 = 8.28k r8 = 52.2k r9 = 36k 2.5 總體說明如圖2.4所示2.6 單元模塊多諧振蕩電路：多諧振蕩器是一種自激振蕩器，在接通電源以后，不需要外加觸發(fā)信號，便能自動產(chǎn)生矩形脈沖。555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器通過調(diào)整滑動變阻器即可實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)整，調(diào)節(jié)方便快捷。如圖2.5所示取電源電壓為12v，c1為0.01uf，c2為0

9、.022uf，r1為36k，r2為200k第三章 555簡易電子琴的實(shí)現(xiàn)3.1 單元模塊的實(shí)現(xiàn)如圖3.1所示：3.2 電子琴的完整電路設(shè)計(jì)1、 如圖3.2所示2、 依照設(shè)計(jì)要求，可得出:如表3-1所示f(hz)264297330352t(ms)3.78787883.3670033.0303032.840909f(hz)396440495528t(ms)2.52525252.2727272.0202021.893939 表3-13、根據(jù)555多諧振蕩電路中的振蕩周期公式t=t1+t2=(r1+2r2)cln2得到:r1+ +r8= 176397.9065r2+ +r8= 148798.1391r

10、3+ +r8= 126718.3252r4+ +r8= 114298.4299r5+ +r8= 93598.6043r6+ +r8= 77038.74389r7 + r8= 60478.8835r8 = 52198.9532 由上可得：r1 = 27.6k r2 = 22.08k r3 = 12.42k r4 = 20.7k r5 = 16.6k r6 = 16.6k r7 = 8.28k r8 = 52.2k 4、multism2001仿真仿真結(jié)果如下圖及表所示，如表3-2所示t（ms）3.8273.4183.0612.2857t(ms)2.5512.2962.0411.939 表3-2 如圖3.3所示如圖3.4所示如圖3.5所示如圖3.6所示如圖3.7所示如圖3.8所示如圖3.9所示如圖3.10所示如圖3.11所示5、在模擬、數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱上驗(yàn)證經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，用頻率計(jì)測得如下數(shù)據(jù)：如表3-3所示f（要求值）264297330352f (測量值)268301335356f（要求值）3964404