可編程音樂發(fā)生器課程設計

1、<p><b>　　電子技術課程設計</b></p><p>　　課題：可編程音樂發(fā)生器</p><p>　　系 別： 電氣與電子工程系</p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號：

2、</p><p>　　2012年 06 月 20 日</p><p><b>　　設計目錄</b></p><p>　　一 設計目的……………………………………………………</p><p>　　二 設計要求……………………………………………………</p><p>　　三 電路的總體

3、結構……………………………………………</p><p>　　四 各部分電路設計……………………………………………</p><p>　　五 整體電路圖…………………………………………………</p><p>　　六 設計總結……………………………………………………</p><p>　　七 參考文獻……………………………………………

4、…………</p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　1、進一步熟悉數(shù)字電路中計數(shù)器，555定時器等中規(guī)模邏輯器件的綜合使用。</p><p>　　2、學習可編程音樂發(fā)生器的工作原理。</p><p>　　3、 通過這次課程設計，了解使用數(shù)字電子知識來解決電子線路的實際問題的能力，以便更好掌握所

5、學的知識，培養(yǎng)一定的動手能力。</p><p><b>　　二、設計要求</b></p><p>　　1、可產生 1 2 3 4 5 6 7 等12個音調。</p><p>　　2、要求使用555定時器、計數(shù)器。</p><p>　　3、可循環(huán)重復播放某一樂曲。</p><p><b

6、>　　三、總體設計</b></p><p><b>　　四、各部分電路設計</b></p><p><b>　　1、555定時器</b></p><p>　　555由比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器和集電極開路的放電三極管T三部分組成。</p><p>　　圖4.1 555內部結構

7、 圖4.2 555內部引腳圖</p><p>　　1.1 555定時器的工作原理</p><p>　　555定時器是一種數(shù)字與模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應用廣泛。外加電阻、電容等元件可以構成多諧振蕩器，單穩(wěn)電路，施密特觸發(fā)器等。</p><p>　　555定時器原理圖及引線排列如圖4.1、4.2所示。其功能見表4

8、.1。定時器內部由比較器、分壓電路、RS觸發(fā)器及放電三極管等組成。分壓電路由三個5K的電阻構成，分別給A1和A2提供參考電平2/3VCC和1/3VCC。A1和A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關狀態(tài)。當輸入信號自6腳輸入大于2/3VCC時，觸發(fā)器復位，3腳輸出為低電平，放電管T導通；當輸入信號自2腳輸入并低于1/3VCC時，觸發(fā)器置位，3腳輸出高電平，放電管截止。    4腳是復位端，當4腳

9、接入低電平時，則V0=0；正常工作時4接為高電平。    5腳為控制端，平時輸入2/3Vcc作為比較器的參考電平，當5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制。如果不在5腳外加電壓通常接0.01μF電容到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，確保參考電平穩(wěn)定。</p><p>　　表4.1 CB555定時器的功能表</p><

10、;p>　　1.2 555定時器構成的占空比可調的時鐘脈沖發(fā)生器，接入兩只二極管D1,D2后，電容C的充放電回路分開。</p><p>　　調節(jié)電位器R4可以改變輸出脈沖的占空比，但頻率不變。</p><p>　　圖4.3 占空比可調的脈沖發(fā)生器</p><p>　　圖4.4 波形調試圖</p><p>　　1.3 555定時器構

11、成的多諧振蕩器</p><p>　　由555 電路組成的多諧振蕩器，它的振蕩頻率可以通過改變振蕩電路中RC 元件的數(shù)值進行改變。根據(jù)這一原理，通過設定一些不同的RC 數(shù)值并通過控制電路，按照一定的速度依次將不同值的RC 組件接入振蕩電路，就可以使振蕩電路按照設定的要求，有節(jié)奏地發(fā)出已設定的音頻信號或音樂。</p><p>　　圖4.5 多諧振蕩器</p><p>

12、<b>　　2、CD4017</b></p><p>　　2.1 CD4017功能簡述:</p><p>　　CD4017是5位Johnson計算器，具有10個譯碼輸出端，CP，CR，INH輸入端。時鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制。INH為低電平時，計算器在時鐘上升沿計數(shù)；反之，計數(shù)功能無效。CR為高電平時，計數(shù)器清零。Jo

13、hnson計數(shù)器，提供了快速操作，2輸入譯碼選通和無毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對應時鐘周期內保持高電平。在每10個時鐘輸入周期CO信號完成一次進位，并用作多級計數(shù)鏈的下級脈動時鐘。</p><p>　　2.2 CD4017引腳圖:</p><p>　　圖4.5 CD4017的引腳圖</p><p>　　2.3 C

14、D4017引腳功能：</p><p>　　CD4017內部是除10的計數(shù)器及二進制對10進制譯碼電路。CD4017有16支腳，除電源腳VDD及VSS為電源接腳，輸入電壓范圍為3–15V之外，其余接腳為：</p><p>　　A、頻率輸入腳：CLOCK(Pin14)，為頻率信號的輸入腳。</p><p><b>　　B、數(shù)據(jù)輸出腳：</b><

15、;/p><p>　　a、Q1-Q9(Pin3，2，4，7，10，1，5，6，9，11)</p><p>　　b、CARRY OUT（Pin12），進位腳，當4017計數(shù)10個脈沖之后，CARRY OUT將輸出一個脈波，代表產生進位，共串級計數(shù)器使用。</p><p><b>　　D、控制腳：</b></p><p>　　a、

16、CLEAR(Pin15)：清除腳或稱復位(Reset)腳，當此腳為Hi時，會使CD4017的Q0為”1”，其余Q1-Q9為”0”。</p><p>　　b、CLOCK ENABLE(Pin13)，時序允許腳，當此腳為低電位，CLOCK輸入脈波在正緣時，會使CD4017計數(shù)，并改變Q1-Q9的輸出狀態(tài)。</p><p><b>　　五、整體電路圖</b></p&g

17、t;<p>　　全電路由三部分組成:以U2 為主組成的音樂音階振蕩器、由十進制計數(shù)/脈沖分配器CD4017 (U3) 組成的切換控制電路和由U1 組成的為U3 提供時鐘脈沖的時鐘脈沖發(fā)生電路。</p><p>　　在由U2組成的音階振蕩器中，電阻R8 、R9 和電容Cx 是決定電路振蕩頻率的元件，在本電路中將R8 、R9固定，通過改變Cx 的數(shù)值來改變振蕩頻率。電路中，按照音樂的七個基本音階，將Cx

18、 分成七組，即C3，C8，C9，C10， C12， C11，C4 ，每一個電容可以組成七個音階中的一個音階，七個電容組成振蕩電路的1 、2 、3 、4 、5 、6 、7 。根據(jù)音樂音階信號的分析測量，已知七個基本音階的頻率分別為: 1-261. 63Hz ,2-293.66hz， 3-329.63Hz, 4-349.23hz， 5-392.00Hz, 6-440.00Hz, 7-493.88Hz 。電容的容量即可按照上述音階對應的頻率來

19、計算確定。通過計算，各音階振蕩頻率對應的Cx 的容量數(shù)值分別為: 1 -(C4 )0.083μF ， 2-(C5)0.074μF， 3- (C6)0.066μF， 4-(C7)0.062μF， 5-(C8)0.056μF，6-(C9)0.049μF， 7-(C10)0.044μF 。</p><p>　　音階振蕩電容切換控制電路由U3 與Q1~Q7 組成。U3 (CD4017) 是一只十進制計數(shù)/脈沖分配器集成電

20、路，它的14腳為時鐘脈沖輸入端,每輸入一個時鐘脈沖，它的輸出端前移一位并輸出高電平。CD4017 共有10 個輸出端，分別為QO (引腳③)、Q1 (引腳②)、Q2 (引腳④)、Q3 (引腳⑦)、Q4 (引腳⑩)、Q5 (引腳①)、Q6 (引腳⑤)、Q7 (引腳⑥)、Q8 (引腳⑨)、Q9 (引腳11)。本電路只用了其中7 個引腳，即Q1~Q7 。由于Q0在接通電源后就輸出高電平，所以不能用。</p><p>　

21、　C6、R7組成微分電路，產生復位脈沖。每當接通電源之后，微分電路產生一個復位脈沖，通過U3的15腳加至電路內的復位端使電路復位， Q0輸出高電平。每當輸入一個時鐘脈沖，U3的輸出端就輸出高電平，它所連接的晶體管開關電路就接通。例如當Q1 輸出高電平時，通過R4 使Q1 導通。這時電容C4 通過Q1 接地，振蕩電路發(fā)出"1" 音。當連續(xù)的時鐘脈沖從輸入端輸入時， U3的輸出端就依次連續(xù)輸出高電平，晶體管依次連續(xù)導通，

22、電容依次被接地，振蕩電路依次發(fā)出"2" 、"3" 、"4" 、"5" 、"6" 、" 7" 。</p><p>　　當Q8~Q0 輸出高電平時，振蕩電路停止一段時間，然后繼續(xù)按"1"、"2" 、"3" 、"4" 、&

23、quot;5" 、"6" 、" 7"發(fā)出音階。U1與R1 、R2 、C1 及D1 、D2 組成時鐘脈沖發(fā)生電路，它是一個振蕩頻率和占空比可調的振蕩電路.調節(jié)R1可以調節(jié)脈沖的振蕩頻率和占空比。由U1 輸出的時鐘脈沖經14腳輸人U3的時鐘脈沖輸入端。</p><p><b>　　六、設計總結</b></p><p>　　

24、1、 揚聲器不發(fā)生，一運行軟件就會造成U2與揚聲器的連接處爆炸</p><p>　　原因是我沒看清楚揚聲器的引腳圖，只是揚聲器短路，造成U2的燒毀。</p><p>　　在設計555多諧振蕩器的時候，忘記考慮外加電源，一開始沒有成功仿真，改正之后得到結果。</p><p>　　如何用555定時器實現(xiàn)不同頻率音調的發(fā)出，就此問題我解決的辦法是運用555定時器和少量的器

25、件（電阻、電容、三極管等）來實現(xiàn)。</p><p><b>　　2、設計體會</b></p><p>　　本次專業(yè)方向課程設計，在老師布置課題并講解了基本原理后，幾天以來我查閱了許多有關此設計的資料，并通過與同學交流經驗和自學，以及向老師請教等方式，最終基本完成了此次課程設計。</p><p>　　通過這次電子課程設計，對以前所學的電子電路知識

26、既是鞏固又是發(fā)展，進一步理解并加深了對所學的模擬及數(shù)字電子技術的認識。學會了在實踐中運用理論，用理論來指導實踐，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實際的正確設計思想。通過對課題的設計，訓練了運用所學的理論知識去思考問題并聯(lián)系理論實際解決問題的能力，提高了邏輯思維的能力。</p><p>　　總之，通過這次電子課程設計，培養(yǎng)了實際運用理論的能力，懂得理論聯(lián)系實際去處理問題，也培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神，為以后更好的的學習和工作打下了結實的基

27、礎，對于我們來說是一次難得的實踐機遇，也是一個寶貴的精神財富。</p><p><b>　　對設計的建議</b></p><p>　　這次音樂可編程發(fā)生器的設計不足之處是運用調節(jié)電阻的方法來實現(xiàn)"1"、"2" 、"3" 、"4" 、"5" 、"6"