数字电路自动奏乐器设计.doc

数字电路课程设计报告 设计课题：自动奏乐器设计1 专业班级： 13电信本 学生姓名： 某某 学　　号：　 130802040　　　　　 指导教师： 某某 设计时间： 自动奏乐器设计1 一、设计任务与要求 1．开机能自动奏一个乐曲，可以反复演奏； 2．速度可变； 3．并显示乐谱； 二、方案设计与论证 1、方案一、用8个NE555做8个频率不同的振荡器做8个音符，再并联输入到扬声器播放 图2-1（方案一方框图） 缺点是没有播放音符的显示电路，同时会一直循环播放，没有停止功能,无法有效地实现题目所要求的功能，所以不选择此方案。 2、方案二、主要利用8选一数据选择器来实现播放哪一个音符，同时用8进制计数器来产生地址码来实现选择，同时产生的8421码输入到cd4511里进行译码显示。 图2-2（方案二方框原理图） 通过分析，结合设计电路性能指标、以及电路有显示播发的音符是哪一个的优点，和播发可以暂停以及可调速度的功能，综合这些优点，可实现基本要求，则本设计电路选择方案二进行焊接测试。 三、单元电路设计与参数计算 555定时器 555集成 时基电路称为集成定时器，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，其应用十分广泛。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。 图8-1 555定时器内部框图 555电路的工作原理 555电路的内部电路方框图如图8-1所示。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为和。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。 是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接VCC。 Vc是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。 T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。 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。 图8-4 555构成多谐振荡器 图8-5 多谐振荡器的波形1、直流电源设计 图3-1电源原理图 利用LM317的可调电压功能，调节R1的阻值，使得输出为5v电压。公式U0=(1+R1/R2)*1.25V 2、时钟产生电路 图3-2震荡电路（时钟产生电路） 频率设置公式T=2.2*R2C1通过该变R2 或者改变C1该变信号的频率，7个频率的参数设置可以为R21=22K，R22=33K，R23=44K，R24=50K，R25=70K，R26=80K，R27=90K。同样可以改变电容c1的值来实现8个频率的不同。C1的值选择2.2uf，3.3uf，4.7uf，或0.1uf（高频率是使用） 3、8进制计数器电路加数显电路 图3-3八进制计数器加显示电路 主要由一个74160构成的八进制计数器产生地址码实现，计数器ABCD端置0，计数器初时状态为0，开始计数，计到第七个CP信号完成时置数端有效，计数器回到初时状态0。再通过CD4511译码在数码显示管上显示乐谱，并且输入到8选一数据选择器利用74LS151进行选择输出和循环。 4、功能电路 图3-2 功能电路图 音符的输出主要由一个74151数据选择器来