專業：電氣工程及其自動化
班級：12級過程控制
小組：第22 組
姓名：門振威
學號：120544145
指導教師：王松林
2015.06.15
摘要555 定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規模整合器件。555 定時器成本低，效能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振盪器、單穩態觸發器及施密特觸發器等脈衝產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用於儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。
本文是關於利用555定時器實現簡易電子琴，這種應用只是其功能中的一部分。這種由555定時器做出來的電子琴，體積小，用料省，經濟實用。
一設計要求和系統的組成及工作原理
1.1設計要求
設計乙個簡易的電子琴。要求通過改變開關的閉合，可以產生七個不同的音調，就像電子琴一樣。
1.2系統的組成及工作原理
1.2．1總體框圖
二電路設計
2.1 模組功能
該電路包括按鈕開關，定值電阻，555振盪器和揚聲器三部分組成
1輸入端： 由八個按鈕開關與各自的定值電阻串聯在併聯組成輸入端
2頻率產生端： 根據定值電阻的不同輸入，由555產生不同的訊號頻率
3揚聲器埠: 接受訊號頻率發出特定的頻率
2.2方案選擇
數位電路電子琴
採用乙個555整合定時器組成簡易電子琴。整個電路由主振盪器，顫音振盪器，揚聲器和琴鍵按鈕等部分組成。
主振盪器由555定時器，電阻，按鍵及電容組成。
2.3. 555晶元介紹及元器件選擇
555定時器是一種中規模積體電路，外形為雙列直插8腳結構，體積很小，使用起來方便。只要在外部配上幾個適當的阻容元件，就可以構成史密特觸發器、單穩態觸發器及自激多諧振盪器等脈衝訊號產生與變換電路。它在波形的產生與變換、測量與控制、定時電路、家用電器、電子玩具、電子樂器等方面有廣泛的應用。
多諧振盪器的工作原理：多諧振盪器是能產生矩形波的一種自激振盪器電路，由於矩形波中除基波外還含有豐富的高次諧波，故稱為多諧振盪器。多諧振盪器沒有穩態，只有兩個暫穩態，在自身因素的作用下，電路就在兩個暫穩態之間來回轉換，故又稱它為無穩態電路。
由555定時器構成的多諧振盪器如圖1所示，r1，r2和c是外接定時元件，電路中將高電平觸發端（6腳） 和低電平觸發端（2腳）並接後接到r2和c的連線處，將放電端（7腳）接到r1，r2的連線處。
由於接通電源瞬間，電容c來不及充電，電容器兩端電壓uc為低電平，小於（1/3）vcc，故高電平觸發端與低電平觸發端均為低電平，輸出uo為高電平，放電管vt截止。這時，電源經r1，r2對電容c充電，使電壓uc按指數規律上公升，當uc上公升到（2/3）vcc時，輸出uo為低電平，放電管vt導通，把uc從（1/3）vcc 上公升到（2/3）vcc這段時間內電路的狀態稱為第一暫穩態，其維持時間tph的長短與電容的充電時間有關 。充電時間常數t充=（r1＋r2）c。
由於放電管vt導通，電容c通過電阻r2和放電管放電，電路進人第二暫穩態.其維持時間tpl的長短與電容的放電時間有關，放電時間常數t放＝r2c0隨著c的放電，uc下降，當uc下降到（1/3）vcc時，輸出uo。 為高電平，放電管vt截止，vcc再次對電容c充電，電路又翻轉到第一暫穩態。
不難理解，接通電源後，電路就在兩個暫穩態之間來回翻轉，則輸出可得矩形波。電路一旦起振後，uc電壓總是在（1/3～2/3）vcc 之間變化。圖1（b）所示為工作波形。
圖1 555定時器構成的多諧振盪器電路及工作波形
整合555定時器有雙極性型和cmos型兩種產品。一般雙極性型產品型號的最後三位數都是555，cmos型產品型號的最後四位數都是7555.它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。
器件電源電壓推薦為4．5～12v，最大輸出電流200ma以內，並能與ttl、cmos邏輯電平相相容。其主要引數見表8.1。
555定時器的內部電路框圖及邏輯符號和管腳排列分別如下：
【邏輯符號】
【內部原理圖】
vi1（th）：高電平觸發端，簡稱高觸發端，又稱閾值端，標誌為th。
vi2（tr）：低電平觸發端，簡稱低觸發端，標誌為tr。
vco：控制電壓端。
vo：輸出端。
dis：放電端。
rd：復位端。
555定時器內含乙個由三個阻值相同的電阻r組成的分壓網路，產生vcc和vcc兩個基準電壓；兩個電壓比較器c1、c2；乙個由與非門g1、g2組成的基本rs觸發器（低電平觸發）；放電三極體t和輸出反相緩衝器g3。
rd是復位端，低電平有效。復位後, 基本rs觸發器高階為1（高電平），經反相緩衝器後，輸出為0（低電平）。
【邏輯功能】
三除錯與檢查
3.1 除錯
經過之前的準備工作，已經確定了製作方案。由於電路比較複雜，使用的導線和各種器件很多，所以在老師那領完元件後，就和同組人明確分工，同組人看圖並說明，我們連線線路，兩人同時看著電路的連線，這樣既可以節省時間，也不容易出錯。但是由於是首次做，所以一開始我們就把所有的元件都焊上去了，導致沒法連線，於是自己又去庫房領了乙份全新的器材回來。
在重新開始連線好電路之後，開啟電源，開啟和閉合相應的開關後，可以發出不同的音調，與實驗目的基本相符。我們組基本上完成了試驗要求。
3.2 測試結果與分析
在555定時器的vcc端1/3和地之間加上電壓，並讓vco懸空，則比較器c1的同相輸入端接參考電壓1/3vcc，比較器c2反相輸入端接參考電壓2/3vcc ，為了學習方便，我們規定：
當th端的電壓》1/3vcc時，寫為vth=1，當th端的電壓<2/3vcc時，寫為vth=0。
當tr端的電壓》2/3vcc時，寫為vtr=1，當tr端的電壓<1/3vcc時，寫為vtr=0。
① 低觸發：當輸入電壓vi2② 保持：若vi2>1/3vcc 且vi1<2/3vcc，則vtr=1，vth=0，基本rs觸發器保持，vo和t狀態不變，這時稱555定時器「保持」。
③ 高觸發：若vi1>2/3vcc，則vth=1，比較器c1輸出為低電平，無論c2輸出何種電平，基本rs觸發器,經輸出反相緩衝器後，vo＝0；t導通。這時稱555定時器「高觸發」。
vco為控制電壓端，在vco端加入電壓，可改變兩比較器c1、c2的參考電壓。正常工作時，要在vco和地之間接0．01μf（電容量標記為103）電容。放電管tl的輸出端dis為集電極開路輸出。
元器件選擇：
根據555多諧**的原理選擇電阻：由上所述可知：555晶元輸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，乙個1千歐和乙個十三千歐的電阻串聯接於引腳6和引腳七。大概電路圖1所示。
電容選擇：通過計算可以得出6引腳所需電容為0.1μf。輸出端3接4.7μf電容。
根據以上選擇計算實際頻率與真實頻率對比如下：
四結論經過這次的實訓，通過對簡易電子琴的設計，我們知道了實踐的重要性。在此次的課程設中計，我們小組不僅鞏固了以前學習過的知識，還增長了一些其他的知識技能，比如說製作的過程，及焊接的方法，如何能焊接的光滑，美觀，佈線能夠清爽一目了然，這些光看書本是永遠也學不到的。最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學以致用的真諦，也明白課程設計的意義所在，它教會我們如何運用所學的知識去解決實際的問題，提高我們的分析能力、動手能力及處理問題的能力，還增強了我們的團結互助精神。
在整個設計到電路板的製作、電路的焊接以及除錯過程中，我用心做好每一步，雖然總做的電子琴原理簡單焊接不是很困難，但是每乙份付出背後的成功都是值得開心的。團隊合作同樣重要，不懂得時候我們會問老師，或者請教其他同學！我們一組全體成員的努力有了回報，完成了自己製作的第乙個電路板！
通過這次製版，我們學會了很多，為以後的其他板的製作打下堅實的基礎，老師的認真負責，隊友的團結，都是學習中重要的因素。雖然失敗過，困惑過，但是我們依舊還是做到了。當然，這不是最後乙個板，但是通過這個板的學習，以後的製作過程我們才會更加順手！
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555簡易電子琴電路製作 一設計要求與任務 1.學習除錯電子電路的方法，提高實際動手能力。2.了解由555定時器構成簡易電子琴的電路及原理。二總體框圖 模組功能 該電路包括按鈕開關，定值電阻，555振盪器和揚聲器三部分組成，1輸入端 由八個按鈕開關與各自的定值電阻串聯在併聯組成輸入端 2頻率產生端 ...
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