电子课程设计可编程音乐发生器.docx
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电子课程设计可编程音乐发生器.docx
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电子课程设计可编程音乐发生器
电子课程设计
题目:
可编程音乐发生器
系别:
电气与电子工程系
专业:
自动化
姓名:
学号:
指导教师:
2012年6月19日
设计目录
一设计目的……………………………………………………
二设计要求……………………………………………………
三电路的总体结构……………………………………………
四各部分电路设计……………………………………………
五整体电路图…………………………………………………
六设计总结……………………………………………………
七参考文献………………………………………………………
一、设计目的
1.进一步熟悉数字电路中计数器,译码器,555定时器等中规模逻辑器件的综合使用。
2.探究,学习可编程音乐发生器的工作原理。
3.通过这次课程设计,了解使用数字电子电路知识来解决电子线路的实际问题的能力,以便更好掌握所学的知识,培养一定的动手能力。
二、设计要求
1、可产生
1234567
等12个音调。
2、可循环重复播放某一乐曲。
3、要求使用555定时器、计数器。
三、电路的总体结构
1、电路的总体原理框图
图1电路的总体原理框图
2、工作原理
由CMOS型六反相器CD4069的三个门电路组成一个T=0.6s的振荡器,由振荡器发出的脉冲信号输入74161计数器,计数器经过计数12个数后置0同时输入到CD4066四双相开关电路,由四双相开关随着计数器的脉冲信号来决定开关的打开和闭合,并加至三极管基极上;又因为由于CD4066所加至的电阻值不同而可以组成不同的分压网络从而加至到555定时器上从而产生不同频率的音调,在经过滤波后输入扬声器即可实现一段乐曲的自动连续循环播放。
四、各部分电路设计
1、555定时器电路
图2555定时器内部图555定时器脚码图555定时器的工作原理:
555定时器是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路,应用广泛。
外加电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器,单稳电路,施密特触发器等。
555定时器原理图及引线排列如图9、1所示。
其功能见表9、1。
定时器内部由比较器、分压电路、RS触发器及放电三极管等组成。
分压电路由三个5K的电阻构成,分别给A1和A2提供参考电平2/3VCC和1/3VCC。
A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号自6脚输入大于2/3VCC时,触发器复位,3脚输出为低电平,放电管T导通;当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC时,触发器置位,3脚输出高电平,放电管截止。
4脚是复位端,当4脚接入低电平时,则V0=0;正常工作时4接为高电平。
5脚为控制端,平时输入2/3Vcc作为比较器的参考电平,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。
如果不在5脚外加电压通常接0.01μF电容到地,起滤波作用,以消除外来的干扰,确保参考电平稳定。
2、74161计数器
74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器,他可以灵活的运用在各种数字电路,以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能,
图374161译码器
管脚图介绍:
时钟CP和四个数据输入端P0~P3
清零/MR
使能CEP,CE
置数PE
数据输出端Q0~Q3
以及进位输出TC.(TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)
从74LS161功能表功能表中可以知道,当清零端CR=“0”,计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”,这个时候为异步复位功能。
当CR=“1”且LD=“0”时,在CP信号上升沿作用后,74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3,D2,D1,D0的状态一样,为同步置数功能。
而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后,计数器加1。
74LS161还有一个进位输出端CO,其逻辑关系是CO=Q0·Q1·Q2·Q3·CET。
合理应用计数器的清零功能和置数功能,一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。
3、74LS154译码器
74ls154功能简介:
54/74154为4线-16线译码器,当选通端(G1、G2)均为低电平时,可将地址端(ABCD)的二进制编码在一个对应的输出端,以低电平译出。
如果将G1和G2中的一个作为数据输入端,由ABCD对输出寻址,74LS154还可作1线-16线数据分配器。
图474LS154译码器
引脚功能介绍
A、B、C、D译码地址输入端(低电平有效)
G1、G2选通端(低电平有效)
0-15输出端(低电平有效)
4、CD4066四双向开关
图5四双向模拟开关CD4066
四双向模拟开关CD4066
CD4066的引脚功能如图所示。
每个封装内部有4个独立的模拟开关,每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子,其中输入端和输出端可互换。
当控制端加高电平时,开关导通;当控制端加低电平时开关截止。
模拟开关导通时,导通电阻为几十欧姆;模拟开关截止时,呈现很高的阻抗,可以看成为开路。
模拟开关可传输数字信号和模拟信号,可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。
各开关间的串扰很小,典型值为-50dB
五、整体电路图
见附图(最后一页)。
六、设计总结
1、在设计过程中我们主要遇到三个问题:
1、如何用555定时器实现不同频率音调的发出,就此问题我解决的办法是运用555定时器和少量的器件(电阻、电容、三极管等)来实现。
2、如何实现十二个脉冲连续循环,对此问题我解决的方法是运用CD4069振荡器来发出一系列连续脉冲后输入74161计数器中,并由计数器来实现从0000到1011后置0即可实现12个连续脉冲信号的循环输入。
3、如何来实现
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12个音符。
就此我解决的方案是先从网上下载好音符频率,如:
音符频率/HZ半周期/us音符频率/HZ半周期/us
------------------------------------------
低1DO2621908#4FA#7400676
#1DO#2771805中5SO7840638
低2RE2941700#5SO#8310602
#2RE#3111608中6LA8800568
低3M3301516#6LA#9320536
低4FA3491433中7SI9880506
#4FA#3701350高1DO10460478
低5SO3921276#DO#11090451
#5SO#4151205高2RE11750426
低6LA4401136#2RE#12450402
#6LA#4661072高3M13180372
低7SI4941012高4FA13970358
中1DO5230956#4FA#14800338
#1DO#5540903高5SO15680319
中2RE5780842#5S0#16610292
#2RE#6220804高6LA17600284
中3M6590759#6LA#18650268
中4FA6980716高7SI19760253
------------------------------------------
("#"表示半音,用于上升或下降半个音)
后从中选取
1234567
的频率来根据KVL
由
(1)
(2)(3)(4)(5)联立可解得:
计算出其对应电阻的阻值。
即:
R=8.88KO
R=11.13KO
R=14.04KO
1R=15.8KO2R=19.67KO3R=26.8KO4R=31.15KO5R=43.36KO6R=65.24KO7R=114.07KO
R=167.31KO
R=1240.87KO
2、设计体会
从这次可编程音乐发生器的设计中我深切的体会到了555定时器、计数器、译码器、三极管、振荡器等器件有了进一步的认识,并掌握了使用方法和一些器件的内部电路图,并掌握了简单音乐发生器的基本简单设计原理和识图分析方法,比如:
计数器的计数功能和置零复位功能,CD4066的四双相开关的使用方法及用途,学会了由555定时器和一些简单器件来根据音符的频率推导出要发出不同音符所需的电阻值等。
3、对设计的建议
这次音乐可编程发生器的设计不足之处是运用调节电阻的方法来实现
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12个音调的输出,即可以根据你所选的乐曲曲谱来改变电阻值的排序来实现所编排歌曲的循环自动播放,相对来说比较麻烦;但是还可以运用脉冲信号序列发生器来输出一系列编码乐曲曲谱的编译来进行控制CD4066四相开关控制电路从而进行不同阻值电阻接入电路进而实现音乐的可循环自动播放。
七、参考文献
《数字电子技术基础》、
《模拟电子技术基础》
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- 关 键 词:
- 电子 课程设计 可编程 音乐 发生器