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1、河南城建学院电子技术课程设计 电子技术课程设计课题： 系 别： 专 业： 姓 名： 学 号： 河南城建学院年 月 日成绩评定 一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。二、评分评分项目设计报告评分答辩评分平时表现评分合 计 （100分）任务完成情 况（20分）课程设计报告质量（40分）表达情况（10分）回答问题情 况（10分）工作态度与纪律（10分）独立工作能力（10分）得分课程设计成绩评定班级 姓名 学号成绩： 分（折合等级 ）指导教师签字 年 月 日可编程音乐发生器【摘要】本音乐发生器基于MIDI音乐基本原理设计，结合555定时器应用技术原理，以数字电路及模拟
2、电路知识为基础，以555定时器为设计核心。在本设计中，主要是利用555定时器的应用来更好的实现此音乐播放器的功能。【关键词】数字电路 MIDI音乐播放器 555定时器 目录第一章 绪论41.1题目的背景41.2应用及发展趋势4第二章 总体设计概述52.1设计目的52.2设计要求52.3总体设计52.3.1设计思路52.3.2电路的总体原理框图62.3.3工作原理62.4各部分电路设计62.4.1 设计芯片选择62.4.2 设计芯片（555定时器）介绍72.4.3 555定时器的特点有72.4.4 555定时器内部图和引脚位配置72.5整体电路图82.6设计总结9致谢9参考文献11第一章 绪论1
3、.1题目的背景随着微电子技术和计算机技术的不断发展，在涉及通信、国防、航天、工业自动化、仪器仪表等领域的电子系统设计工作中，音乐发生器的应用越来越广的应用到各个领域。随着我国的经济发展，人们不在只是追求温饱，而是上升了很大的层次，家长对孩子的教育也是不断的提升，每个家长都希望自己的孩子能全面的发展，于是音乐成为广大家长的首选。广大父母也在寻求最早、最快、操作极为简单的培养音乐兴趣的工具。基于数字电子技术的设计创新和产品创新看起来似乎永无止境，而且它们也的的确确在方方面面日益完善和丰富着我们每个人的日常生活和工作。随着科技的进步和社会的发展，现代电子产品设计越来越注重产品的易使用型，人机界面一定
4、要良好。声音、图象等作为人类交往的最重要手段，也被体现在电子产品设计中。采用一颗语音芯片，让产品开口说话，可以起到强化宣传品牌、指导用户使用、故障紧急提示、娱乐等功能，使产品设计新颖实用、先声夺人、出奇制胜。1.2应用及发展趋势就在此背景下，一个操作简单的，不需要一点音乐基础，操作无危险的音乐工具出现，此音乐发生器走进了父母的眼中，走进了千家万户，成为家长培养孩子音乐感的首选。这将给父母对孩子的早教提供很大的方便。第二章 总体设计概述2.1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、了解使用数字电子电路知
5、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。2.2设计要求1、可产生5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2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。附：音乐相关知识不同音高的乐音是用C,D,E,F,G,A,G来表示的，这7个字母就是乐音的音名，他们一般唱成DO,RE,MI,FA,SO,LA,SI，即唱成简谱的1,2,3,4,5,6,7，相当于汉字“多来米发梭拉西”的读音，这是唱曲时乐音的发音，所以叫唱名，把C,D,E,F,G,A,B这一组音的距离分成12个等份，每一个等份叫一个“半音”。两个音之间的距离有两个“半音”的
6、，就叫“全音”。在钢琴等键盘乐器上，C-D,D-E,F-G,G-A,A-B两音之间隔着一个黑键，他们之间的距离就是全音；E-F，B-C两音之间没有黑键相隔，他们之间的距离就叫半音。一首音乐是由许多不同的音符组成的，每个音符对应着不同的频率，这样就可以利用不同的频率的组合，加以与拍数对应的延时，构成音乐。2.3总体设计2.3.1设计思路不同的音调是不同的频率所影响，所以通过改变响应的频率就可以发出不同的音调，从而实现此播放器的功能。2.3.2电路的总体原理框图振荡器74LS161计数器74LS154译码器CD4066及其电阻555定时器扬声器三极管电路的总体原理框图（图1）2.3.3工作原理由C
7、MOS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74LS161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。2.4各部分电路设计2.4.1设计芯片选择通过对数字电路的学习，了解555定时器能够通过改变不同的电阻值，而改变所发出的频率，从而发出不同的音调2.4.2设计芯片（555
8、定时器）介绍555定时器 (Timer IC)大约在1971由Signetics Corporation发布，且延伸出许多的应用电，尽管近CMOS技术版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大的使用，但原规格的555定时器依然正常的在市场上供应，尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位功能并没变化，所以到目前可直接的代用。555定时器是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555定时器是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路
9、所需的各种不同频率之脉波讯号。 2.4.3 555定时器的特点有（1）只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。 （2）它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 （3）其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 2.4.4 555定时器内部图和引脚位配置 555定时器内部图（图2） 555定时器接脚图（图3）注：Pin8是555定时器的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。通过555定时器中的计算公式 改变其中R
10、1、R2的阻值可以改变频率下表为不同音符的分频数和预置数音符的分频数和预置数音名分频系数初始值低音551023089低音645453646低音740504141中音138224369中音234054786中音330345157中音428635328中音525515640中音622735918中音720256166高音119116280高音217036488通过上表的数据计算出各个音阶的R1、R2，555和R1R6、R8、C1等组成一个无稳态多谐振荡器，改变其充电点(R1R8)的阻值，可改变不同的发音频率，即可发出不同的音符。R1R8串联后的最大阻值为100K，图示参数的基本频率范围在17005
11、200Hz，可通过A组的K1K7琴键（开关）来改变。调试时，J3呈断开位置，用一支指数型100K的电位器，分别记下1、2、3、4、5、6、7音时的阻值，然后再挑选相应阻值的电阻接入电路。2.5整体电路图（如附图4所示）2.6设计总结1、设计过程中遇到的问题及解决方法首先碰到的问题是如何用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。其次是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74LS161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
12、号的循环输入。2、设计体会通过本学期对数字电子技术的学习，掌握了数字电路的基本知识，对555定时器有了初步的认识，完成了这个音乐播放器。对以前所学的电子电路知识既是巩固又是发展，进一步理解并加深了对所学的模拟及数字电子技术的认识。学会了在实践中运用理论，用理论来指导实践，培养了理论联系实际的正确设计思想。通过对课题的设计，训练了运用所学的理论知识去思考问题并联系理论实际解决问题的能力，提高了逻辑思维的能力。总之，在这次课程设计中，培养了实际运用理论的能力，懂得理论联系实际去处理问题，也培养了吃苦耐劳的精神，为以后更好的的学习和工作打下了结实的基础，对于我们来说是一次难得的实践机遇，也是一个宝贵
13、的精神财富。3、对设计的建议由于所学知识有限，如果能够增加此播放器功能，将会使设计更加完美。如播放发光灯，随着音乐按钮的按下，响起音乐的同时，亮起不同强弱的灯光。通过改变电压的大小实现。致谢本次毕业设计是在辅导老师曹老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。 他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。曹老师的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。在这次课程设计的过程中，曹老师给了我很大的帮助，在此谨向曹老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在程序编制和论文撰写过程中，也得到了姬聪飞同学的热情帮助，正是由于他的帮助和支持，我才能克服了一个一个的困难和疑惑，直至课程设计的顺利完成，在此一并表示感谢。最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！参考文献1 袁慧梅，宋宇.基于CPLD的MIDI音乐播放器的设计J.微计算机信息.2006.11.2 阎 石，数字电子技术基础（第五版）2006.53 童诗白，模拟电子技术基础（第四版）2006.5.4 冠戈 蒋立平，模拟电路与数字电路(第2版) 2010.95 陈有卿，实用555时基电路300例 20
