电子系统设计实验.docx
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电子系统设计实验
电子系统设计实验﹙3﹚
姓名:
学号:
专业:
指导老师:
简易电子琴电路制作
一设计要求与任务
1.学习调试电子电路的方法,提高实际动手能力。
2.了解由555定时器构成简易电子琴的电路及原理。
3.要求有7个音阶,可以用数字芯片构成,也可由单片机构成。
4.用EWB仿真。
二方案选择
方案一:
单片机电子琴
程序可分如下:
初始化模块、判断按键模块、键值处理模块、音乐处理模块、中断模块、0处理模块、表单模块。
初始化模块:
对8279键盘的部分进行初始化和中断初始化
键值处理模块:
用8279的状态字来判断它是否按键(FIFORAM不能清除已处理的数据,但8279的状态字会发生相应改变)。
输入的键值与1-8的物理值01H-08H进行比较,如果与其中某个数相等,则跳到1-8的键值处理模块;如果是9或者A,则跳到音乐处理模块。
如果输入是0,则跳到0处理模块。
结尾跳到初始化模块。
音乐处理模块:
专门处理音乐中的1-8的发音。
它们发音不同是因为波的频率不同,所以要发出不同的音,只要实现发出的波的频率不同即可。
于是,可通过定时的方法来中断产生不同的方波。
可把1-8的定时初值放在一个表单内。
中断模块:
T0中断是为键值处理模块服务;T1中断是为音乐处理模块服务。
0处理模块:
在音乐处理过程中,按下0则音乐暂停,此时可如其他按键(包括音乐按键)。
当再按下0键时,则最近继续的音乐中断。
表单模块:
TAB音符表单存放1-8的ASCII码值;FREQUENCY音符初值表单存放1-8音符的中断初值;DAT、DAT1分别存放两首歌曲相应的中断初值和节
拍等信息。
方案二:
用555定时器,做成多谐振荡器来制作电子琴整个电路由主振荡器,颤音振荡器,扬声器和琴键按钮等部分组成。
主振荡器由555定时器,七个琴键按钮S1~S7,外接电容C1、C2,外接电阻R8以及R1~R7等元件组成,颤音振荡器由555定时器,电容C5及R9、R10等元件组成,颤音振荡器振荡频率较低为64Hz,若将其输出电压U连接到主振荡器555定时器复位端4,则主振荡器输出端出现颤音。
按图接线后闭合不同开关即可令喇叭发出不同频率的声响,从而模拟出电子琴的工作。
综上所述:
选择方案二
原因用555定时器比单片机方便简洁,无需琐碎的器件,且操作容易,不易混乱。
三实验原理
555定时器是一种中规模集成电路,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。
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。
由555定时器构成的多谐振荡器如图1所示,R1,R2和C是外接定时元件,电路中将高电平触发端(6脚)和低电平触发端(2脚)并接后接到R2和C的连接处,将放电端(7脚)接到R1,R2的连接处。
由于接通电源瞬间,电容C来不及充电,电容器两端电压uc为低电平,小于(1/3)Vcc,故高电平触发端与低电平触发端均为低电平,输出uo为高电平,放电管VT截止。
这时,电源经R1,R2对电容C充电,使电压uc按指数规律上升,当uc上升到(2/3)Vcc时,输出uo为低电平,放电管VT导通,把uc从(1/3)Vcc上升到(2/3)Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态,其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。
充电时间常数T充=(R1+R2)C。
由于放电管VT导通,电容C通过电阻R2和放电管放电,电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关,放电时间常数T放=R2C0随着C的放电,uc下降,当uc下降到(1/3)Vcc时,输出uo。
为高电平,放电管VT截止,Vcc再次对电容c充电,电路又翻转到第一暂稳态。
不难理解,接通电源后,电路就在两个暂稳态之间来回翻转,则输出可得矩形波。
电路一旦起振后,uc电压总是在(1/3~2/3)Vcc之间变化。
图1(b)所示为工作波形。
图1555定时器构成的多谐振荡器电路及工作波形
原理图如下:
IC555组成自激多谐振荡器,在⑦脚与电源之间加入一组音调电阻R1~R8,即是一架玩具电子琴。
未按琴键K1~K5时,时基电路555不振荡,扬声器不发声;按下某一琴键时,扬声器依555的振荡频率,发出相应的声响。
电阻R1~R8的选择调整方法,是用一只60~100kΩ的电位器,先接入电路,从高音(或低音)开始,转动电位器,使扬声器发出一个起始的标准音阶,测出电位器的阻值,并换上相同阻值的固定电阻,这样即可确定各音阶所需的电阻阻值。
原理主要是555的多谐振荡。
多谐振荡的频率:
f=1.43/((R+2R')C)
这是个约等于,其中R指7管脚与电源之间的电阻,R’指7管脚与6管脚之间的电阻,C是2管脚与地之间的电容。
实验中通过按键使R的阻值改变,从而改变振荡频率,扬声器就可与发出不同的声音,如果R的阻值取得好,扬声器就可以发出类似电子琴的声音了。
总体框图:
四实验仿真
电路图如下:
开关都断开的波形:
按下J1后波形:
计算频率:
按下J2后波形:
按下J3后波形:
按下J4后波形:
按下J5后波形:
按下J6后波形:
按下J6后波形:
有上述仿真结果可知,本次实验基本能满足实验要求,可以实现通过7个开关按键实现7个音阶的输出。
五实验心得
通过本次实验我不但知道了以前不知道的理论知识,而且也巩固了以前知道的知识。
对555定时器有了更加深刻的认识,而且对multisum的仿真应用更加熟练,但通过实验,我了解到自己理论知识的不足,这就导致了实验中不能得心应手,以后我会更加注重理论知识的学习。
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- 电子 系统 设计 实验