數(shù)字電路課程設計基于multisim設計的音樂發(fā)生器

1、山東交通學院數(shù)字電路課程設計 課程設計題 目：音樂發(fā)生器系 部: 數(shù)理系姓 名: 徐 圖學 號： 080112103指導老師：栗玉霞 二一 年 十二月 三十一 日 基于555定時器的音樂發(fā)生器【摘要】本音樂發(fā)生器基于midi音樂基本原理設計，結(jié)合555定時器應用技術原理，以數(shù)字電路及模擬電路知識為基礎，以555定時器為設計核心。在本設計中，主要是利用555定式器的應用來更好的實現(xiàn)此音樂播放器的功能。【關鍵詞】數(shù)字電路 midi音樂播放器 555定時器 目錄第1章 緒論11.1題目的背景和意義11.2應用及發(fā)展前景1第2章 總體設計概述22.1 設計思路22.2 設計芯片選擇22.3 設計芯片介

2、紹22.4 設計過程42.4.1公式計算.42.4.2音調(diào)調(diào)節(jié).52.4.3功率放大電路.52.5 設計改進方案52.6 設計總結(jié)6參考文獻.6 第一章 緒論1.1 題目的背景隨著微電子技術和計算機技術的不斷發(fā)展，在涉及通信、國防、航天、工業(yè)自動化、儀器儀表等領域的電子系統(tǒng)設計工作中，音樂發(fā)生器的應用越來越廣的應用到各個領域。隨著我國的經(jīng)濟發(fā)展，人們不在只是追求溫飽，而是上升了很大的層次，家長對孩子的教育也是不斷的提升，每個家長都希望自己的孩子能全面的發(fā)展，于是音樂成為廣大家長的首選。廣大父母也在尋求最早、最快、操作極為簡單的培養(yǎng)音樂興趣的工具。1.2 應用及發(fā)展趨勢就在此背景下，一個操作簡單

3、的，不需要一點音樂基礎，操作無危險的音樂工具出現(xiàn)，此音樂發(fā)生器走進了父母的眼中，走進了千家萬戶，成為家長培養(yǎng)孩子音樂感的首選。這將給父母對孩子的早教提供很大的方便。第二章 總體設計概述2.1設計思路不同的音調(diào)是不同的頻率所影響，所以通過改變響應的頻率就可以發(fā)出不同的音調(diào)，從而實現(xiàn)此播放器的功能。2.2設計芯片選擇通過對數(shù)字電路的學習，了解555定時器能夠通過改變不同的電阻值，而改變所發(fā)出的頻率，從而發(fā)出不同的音調(diào)。2.3 設計芯片介紹ne555介紹 ne555 (timer ic)大約在1971由signetics corporation發(fā)布，在當時是唯一非常快速且商業(yè)化的timer ic，在

4、往后的30非常普遍被使用，且延伸出許多的應用電，盡管近cmos技術版本的timer ic如motorola的mc1455已被大的使用，但原規(guī)格的ne555依然正常的在市場上供應，盡管新版ic在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒變化，所以到目前可直接的代用。 ne555是屬于555系列的計時ic的其中的一種型號，555系列ic的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時ic，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。 a. ne555的特點有： 1.只需簡單的電阻器、電容器，即

5、可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。 2.它的操作電源范圍極大，可與ttl，cmos等邏輯閘配合，也就是它的輸出準位及輸入觸發(fā)準位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 3.其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負載。 4.它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。 b. ne555引腳位配置說明下： 圖1-2 ne555接腳圖 pin 1 (接地) -地線(或共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。 pin 2 (觸發(fā)點) -這個腳位是觸發(fā)ne555使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3 vcc，下緣須低于1/3 vcc 。 pin 3 (輸

6、出) -當時間周期開始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到o伏左右的低電位。于高電位時的最大輸出電流大約200 ma 。 pin 4 (重置) -一個低邏輯電位送至這個腳位時會重置定時器和使輸出回到一個低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 pin 5 (控制) -這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當計時器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運作方式下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。 pin 6 (重置鎖定) - pin 6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當這個接腳的電壓從1/3 vcc電壓以下移至2/3 vcc以上時啟動這個動作。 pin 7 (放電) -這個接腳和主要

7、的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當輸出為on時為low，對地為低阻抗，當輸出為off時為high，對地為高阻抗。 pin 8 (v +) -這是555個計時器ic的正電源電壓端。供應電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。參數(shù)功能特性： 供應電壓4.5-18v供應電3-6 ma 輸出電225ma (max) 上升/下時間100 ns2.4設計過程2.4.1公式計算通過555定時器中的公式 改變其中r1、r2的組織可以改變頻率下表為不同音符的分頻數(shù)和預置數(shù)表3.1 音符的分頻數(shù)和預置數(shù)音名分頻系數(shù)初始值低音551023089低音645453646低音740504141中音138

8、224369中音234054786中音330345157中音428635328中音525515640中音622735918中音720256166高音119116280高音217036488高音315176674高音414326759高音512756816休止符008191通過上表的數(shù)據(jù)計算出各個音階的r1、r2，555和r1r6、r8、c1等組成一個無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，改變其充電點(r1r8)的阻值，可改變不同的發(fā)音頻率，即可發(fā)出不同的音符。r1r8串聯(lián)后的最大阻值為100k，圖示參數(shù)的基本頻率范圍在3906420hz，可通過a組的k1k7琴鍵（開關）來改變。調(diào)試時，j3呈斷開位置，用一支指數(shù)型

9、100k的電位器，分別記下1、2、3、7、音時的阻值，然后再挑選相應阻值的電阻接入電路。2.4.2音調(diào)調(diào)節(jié)接在555控制端（5腳）的b組開關j4和j5是用來調(diào)音調(diào)的，按下an1時發(fā)音音調(diào)比基本音符組（a組）升高音調(diào)一致；而按下an2時，則比an1的音調(diào)又升高一級。r10r11的電阻值分別在500和1000左右。2.4.3功率放大此播放器采用小功率集成放大器opam_3t_basic、用以雙音頻信號放大，起其音量可通過rp1來調(diào)節(jié)。下圖為通過multisim仿真軟件制作的電路圖2.5設計改進方案能夠加強此播放器的功能，如播放發(fā)光燈，隨著音樂按鈕的按下，響起音樂的同時，亮起不同強弱的燈光。通過改變電壓的大小實現(xiàn)?？偨Y(jié)通過本學期對數(shù)字電子技術的學習，掌握了數(shù)字電路的基本知識，對芯片有了初步的認識，通過本次的課程設計，完成了這個音樂播放器，體會到了團隊的協(xié)作力量，從得到課題，進行分析課題，對課題進行了分塊，然后把每個模塊分配到團隊每個成員，各自完成響應的任務，最重要的就是最后的組合在一起進行調(diào)試是最為艱難的階段，也是我們用的時間最多的階段，通過大家的集思廣益還是成功的完成了課題。參考文獻1