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课程设计

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二○--年月日

目录

TOC\o1-2\h\u306091设计任务书 1

7332电路总体设计 2

89473各局部电路设计 3

273473.1R、C选频网络电路的设计 3

102373.2波形产生电路 4

190864Multisim仿真与数据分析 7

192965总结 9

274656致谢 10

20646参考文献 11

3253附录A总原理图 12

8642附录B系统元器件清单 13

1设计任务书

设计目的

〔1〕熟悉数字电子技术课程设计的方法和思想

〔2〕熟悉仿真软件Multisim使用

〔3〕进一步理解555多谐振荡器在设计过程中的使用

〔4〕熟悉555多谐振荡器的应用

〔5〕熟悉简易电子琴的设计方法和过程

设计思路

〔1〕先查询简易电子琴的七个音〔各包括低、中、高三个音〕的频率

〔2〕再设置充电电阻和固定电容，根据公式算出每个音阶对应电阻的阻值，从而确定RC选频网络电路。

〔3〕用多谐振荡器产生矩形脉冲驱动蜂鸣器发出不同声音

〔4〕用仿真软件中的虚拟仪器示波器和频率计测量每一个音阶的波形和频率。

2电路总体设计

本电路主要是由RC选频网络电路和555定时器构成的多谐振荡器组成。因为设计要实现电子琴dou、ruai、mi、fa、suo、la、si七个音的发声。而每一个音都对应一个频率和电阻，所以通过设计不同的电阻和电容组成R、C选频电路。每一个频率经过多谐振荡器都会产生一个矩形脉冲。因为是在仿真软件中无法实现电子琴发声，采用示波器测量矩形波形和用频率计测量每一个选频网络中对应的每一个频率，再和实际数据相比拟来判定发出的声音是否准确。该电路实现了dou、ruai、mi、fa、suo、la、si(各包括低、中、高三个音〕的发声仿真。实现了简易电子琴的设计。电路整体框图如下：

稳压电源

稳压电源

555多谐振荡波输出R、C调频网络

555多谐振荡波输出

R、C调频网络

图2.1根本方框图

该电路具有原理简单、容易制作、调试方便等特点。能实现二十一种频率的方波且能驱动喇叭C调的二十一个音阶。其中，稳压电源可以由电脑提供。

3各局部电路设计

3.1R、C选频网络电路的设计

要设计R、C选频网络电路，首先应该知道的是各音阶对应的频率，查询资料得出结果如下表

发音

音阶

1

dou

2

ruai

3

mi

4

fa

5

suo

6

la

7

si

低

262

294

330

349

392

440

494

中

523

587

659

698

784

880

988

高

1046

1175

1318

1397

1568

1760

1967

由上表可以看出，中音的频率是低音的2倍，高音的频率是低音的4倍，所以在设计选频网络时，只要准确地确定低音的频率，改变电容的大小，就能很方便的调节出高音阶的频率。

根据555多谐振荡器产生电路的计算式，如上所述，能很方便的确实定电阻的大小。在选择电阻时，采用固定电容和充电电阻R1的值，将不同音阶的频率带入公式f=1.43/(R1+2R2)C2，计算出电阻R2的大小。为了使输出波形的占空比接近0.5，将充电电阻R1设置小一点，然后将不同的频率带入计算取得近似值如表3.2.1〔电阻单位：KΩ，频率：Hz〕:

R1=715

Ω，

C2=1uF

1

2

3

4

5

6

7

262

294

330

349

392

440

494

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

2.31

2.00

1.75

1.62

1.42

1.24

1.05

电路的选频网络电路如下：

图3.1R、C网络选频图

3.2波形产生电路

本次采用555定时器构成的多谐振荡器产生方波，首先，对555定时芯片进行简单介绍：

图3.2555集成电路内部结构图

从图3所示电路可以看出，555集成电路可以分为以下几个局部组成：

由R1、R2、R3构成基准电压电路。在Vo端末加外加信号是，分别为生Vcc/3、2Vcc/3的基准点药。在Vo端外加基准电压时，那么基准电压未外加信号电压值为VREF和VREF/2。

集成运算放大器A1、A2、构成单门限比拟器。

G1、G2构成具有置“0”输入端的根本RS触发器；G3、G4为该触发器的缓冲输出级，电路的输出逻辑状态与Q端输出相同。增加缓冲级是为了提高555集成电路模块的带负载能力。

双极型三极管T构成放电开关电路。当Q端输出低电平时三极管导通；当Q端输出为高电平时三极管截止