1、功能電路設計與制作課功能電路設計與制作課程設計程設計說明書專業班級： 2015 級機械電子工程 作品名稱： 基于 ne555 芯片簡易電子琴（仿真） 姓 名： 學 號： 其它成員： 完成時間： 功能電路設計與制作課程設計I目目 錄錄1 1 設計任務要求設計任務要求 .21.1 設計任務.21.2 設計要求.22 2 設計方案設計方案 .22.1 總體框圖.22.2 各模塊以及功能.33 3 各模塊具體設計各模塊具體設計 .33.1 按鍵模塊設計.33.2 頻率產生模塊設計.33.3 揚聲器模塊.44 4 仿真調試仿真調試 .44.1 仿真中的元器件選擇.54.1.1 根據 555 多諧震蕩的原

2、理選擇電阻.54.1.2 電容選擇.54.2 仿真調試.54.2.1 組合并連接仿真圖.54.2.2 仿真頻率.64.3 電路板實物的焊接與測試.84.3.1 實物的焊接.84.3.2 實物的測試.8結結 論論 .9仿真電路圖仿真電路圖 .9實物圖實物圖 .10Moyj功能電路設計與制作課程設計21 1 設計任務要求設計任務要求1.11.1 設計任務設計任務利用所學的邏輯代數、門電路、組合邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、脈沖波形的產生與整形、A/D 轉換與 D/A 轉換等有關知識和常用儀器儀表使用、數字電路與功能電路測試、電路設計、電路制作與調試等技能設計出一個簡易電子琴。1.21.2 設計要

3、求設計要求1）利用數字電路設計或單片機編程控制電路。2）產生 e 調 8 個音階的振蕩頻率，它分別由 1、2、3、4、5、6、7、0 號數字鍵控制。3）其頻率分別為： 1：261.6、2：293.6、3：329.6、4：349.2、5：392.0、6：440.0、7：439.9、0：5234）做出電路板實物并具有仿真分析。2 2 設計方案設計方案2.12.1 總體框圖總體框圖 輸入按鍵開關通過音階頻率計算出阻值555 震蕩電路揚聲器功能電路設計與制作課程設計3圖 1.1 系統框圖本方案采用采用以數字電路知識為主的方法定制，選用基于 555 集成定時器組成簡易電子琴，整個電路由振蕩器、 揚聲器和

4、按鍵開關等部分組成。振蕩器是由 555 定時器的功能所形成，八個按鍵開關， 外接瓷片電容 C1、C2，外接電阻 R8 以及 R1-R7（用 8 個通過計算出來的電阻調成所需電阻元件） 等元件組成其他部分。2.22.2 各模塊以及功能各模塊以及功能該電路包括按鈕開關，定值電阻，555 振蕩器和揚聲器三部分組成。1 按鍵模塊：由八個按鈕開關與各自的定值電阻串聯在并聯組成輸入端。2 頻率產生模塊：根據定值電阻的不同輸入，由 555 產生不同的信號頻率。3 揚聲器端口: 接受信號頻率發出特定的頻率。3 3 各模塊具體設計各模塊具體設計3.13.1 按鍵模塊設計按鍵模塊設計按照設計要求設計了含有八個觸摸

5、式開關和定值電阻的按鍵模塊，兼顧電源開關已經震蕩電路中的 RC 電路中的電阻作用。即通過按下不同的開關達到改變接人電阻的目的啊，從而改變震蕩電路的頻率，輸出不同頻率的電信號。其結構如圖 3.1 所示：圖 3.1 按鍵模塊圖3.23.2 頻率產生模塊設計頻率產生模塊設計功能電路設計與制作課程設計4圖 3.1 仿真軟件中的 555 定時器振蕩電路圖 3.2 555 定時器構成的多諧振蕩器電路及工作波形其實質是將輸入的直流信號轉換成矩形波信號輸出。充電時間: T1=(R1+R2)Cln20.7(R1+R2)C放電時間: T1=R2Cln20.7R2C 矩形波的振蕩周期: T= 1 T + 2 T 0

6、.7(R1+2R2)C振蕩頻率: f=1/T因此改變 R1、 R2 和電容 C 的值，便可改變矩形波的周期和頻率。3.33.3 揚聲器模塊揚聲器模塊圖 3.3.1 揚聲器模塊因為 ne555 芯片的輸出電流足以驅動喇叭因此直接連接喇叭 LS1。4 仿真調試仿真調試因本設計本身要求有穩定性高、免維護、抗干擾能力強等功能，系統調試除了驗證數據處理的精度，確保判斷的準確性外，同時必須確認各項功能的正常運行。功能電路設計與制作課程設計54.14.1 仿真中的元器件選擇仿真中的元器件選擇4.1.14.1.1 根據根據 555555 多諧震蕩的原理選擇電阻多諧震蕩的原理選擇電阻由上所述可知：555 芯片輸

7、出端輸出的頻率計算公式為 f=1.43/(R1+2R2)C)再由下表所列的八個音階分別對應的頻率可以令 R1 為一固定阻值，通過開關調節的幾個串聯的電阻當做 R2。分別選用 6 個 2 千歐電阻，一個 1 千歐和一個十三千歐的電阻串聯接于引腳 6 和引腳七。4.1.24.1.2 電容選擇電容選擇通過計算可以得出 6 引腳所需電容為 0.1F。輸出端 3 接 4.7F 電容。根據以上選擇計算實際頻率與真實頻率對比如下：音階真實頻率/Hz實際頻率/Hz1261.6269.812293.7291.833329.6317.774349.2348.645392.0486.486440.0433.3374

8、93.9493.10i523.3529.624.24.2 仿真調試仿真調試4.2.14.2.1 組合并連接仿真圖組合并連接仿真圖通過對要求的分析設計出電路的三個模塊，并利用仿真軟件 proteus 和Multisim 選擇電器元件，將三部分模塊的電路圖進行調試，其總體 Multisim 仿真圖如圖 4.2.1.：功能電路設計與制作課程設計6圖 4.2.1Multisim 仿真圖在仿真過程中發現 Multisim 的喇叭仿真部分存在問題，即不能按頻率發聲，故又用 proteus 進行仿真，并成功驅動喇叭發出音階。4.2.24.2.2 仿真頻率仿真頻率測試出各個按鍵的頻率波形圖如下：音階 1:音階

9、 2音階 3功能電路設計與制作課程設計7音階 4：音階 5：音階 6：音階 7：功能電路設計與制作課程設計8音階 8：通過示波器的圖可以清晰的看到頻率的變化，即每個音階具有自己的頻率。再通過頻率計測的頻率與要求的頻率在誤差范圍內，所以該電路正確有效。4.34.3 電路板實物的電路板實物的焊接與測試焊接與測試4.3.14.3.1 實物的焊接實物的焊接準在組裝電路時因當注意：1. 萬能板的結構，正確使用萬能板；2. 應當注意各個芯片的工作原理和接腳，在連接電路之前查清每個芯片實際接腳；3. 了解按鍵開關的工原理圖，正確使用按鍵開關。4.3.24.3.2 實物的測試實物的測試1檢查電路連接是否正確。

10、根據原理檢查電路連接是否正確，是否符合工作原理。查看指導書看芯片引腳功能是否理解正確。2.檢驗芯片是否已被損壞。換一個芯片檢驗。3.給電路通電，檢查能否正常工作。功能電路設計與制作課程設計9結結 論論 在本次課程設計的過程中，我發現很多的問題，雖然是設計一個很簡單的電路但是給我的感覺就是很難，很不順手，要動手把它給設計出來，是很難的一件事，我們平時只注意理論要求并沒有去實際中摸索，還有資料的查找也是一大難題 。同時，通過本次課程設計，鞏固了我們學習過的專業知識，也使我們把理論與實踐從真正意義上相結合了起來；考驗了我們借助互聯網絡搜集、查閱相關文獻資料和組織材料的綜合能力；從中可以自我測驗，認識到自己哪