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。
二、 总体框图：
、
三、预备知识：
1.555定时器的相关知识
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，就可以构成单稳态触发器、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。
555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图所示：
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1 555定时器构成的多谐振荡器电路及工作波形
【逻辑功能】
2、简易电子琴各音阶对应频率：
8个音阶的振荡频率分别由1、2、3、4、5、6、7、8号数字键控制，其频率分别是：1 - 261.6HZ ； 2 - 293.6HZ；3 - 329.6HZ； 4 - 349.2HZ；5 - 392HZ； 6 - 440HZ；7 - 493.8HZ ；8-523HZ。可以通过改变R的阻值来调节出各个频率，从而产生相对应的音阶。
四、设计：
1.各个模块及其功能：
（1）按键模块：
该电路包括按钮开关，定值电阻，555振荡器和扬声器三部分组成，在电路板上安装八个按键开关，分别接入对应的电路中来控制输出频率。采用一个单刀单掷开关，从左到右依次闭合开关，可以获得所需的频率。
（2）音调发声模块：
整个电路设计的关键， 由一个555芯片和几个电容以及电阻组成多谐振荡器，经过可调电阻输出设计所需对应的频率。
（3）音响模块：
在输出端接一喇叭组成音响，将输出的电信号转化成音频信号。
2.设计方案：
初步方案仿真图：
所需器件列表：
3、仿真结果：
（1）开关1闭合
（2）开关2闭合
（3）开关3闭合
（4）开关4闭合
（5）开关5闭合
（6）开关6闭合
（7）开关7闭合
（8）开关8 闭合
上述方案为我们最初的简易电子琴设计电路图及仿真结果。为了使制作出的实物发声效果更好，我们又对原方案进行了一些补充和修改。方案如下：在输出端加上放大器，放大振荡器产生的信号，然后再输出。
五、改进方案：
所需器件列表：
六、设计拓展：
在每次输出一个音阶时，还可以在输出端加上数码显示器，使其显示的音节和相应的数字相对应。在条件允许的情况下，我们计划实现这个拓展，使我们的设计更加实用。
第二篇：简易电子琴的设计与制造
电子线路课程设计
题 目：
专 业：
班 级：
姓 名：
指导老师：
小组成员：
成 绩： 简易电子琴的设计与制造 电子信息工程 电信121 张俊波 学号： 傅婉丽 蔡才渊、张俊波、蹇雷
摘 要
本电路的音阶可产生不同的声音，而不同的按键对应不同的音阶，电子琴的玩法是用手指按不同的按键，从而产生不同的音阶，原理是电路IC555被联接为一个声音频率振荡器，其震荡频率由电路的电阻（R1-R10）的阻值决定，所以便会令不同的按键产生不同的声音。
本文关于利用555计时器实现简易电子琴，这种应用只是其功能的一部分。此电路制作的优点：简单实用，耗电量小，而电路是使用集成电路驱动，零件少，线路简单易于明白。
目 录
一、 前言
二、 设计内容及要求
三、 设计原理
四、 电路的调试
五、 元件清单
六、 总结与体会
前言
电子科学技术是人类在生产斗争和科学实验中发展起来的。1883年美国发明家爱迪生发现了热电子效应，19xx年弗莱明利用这个效应制成了电子二极管，并证实了电子管具有“阀门”作用，它首先被用于无线电检波。19xx年美国的德福雷斯在弗莱明的二极管中放进了第三电极—栅极而发明了电子三极管，从而建树了早期电子技术上最重要的里程碑。半个多世纪以来，电子管在电子技术中立下了很大功劳；但是电子管毕竟成本高，制造繁，体积大，耗电多，从19xx年美国贝尔实验室的几位研究人员发明晶体管以来，在大多数领域中已逐渐用晶体管来取代电子管。但是，我们不能否定电子管的独特优点，在有些装置中，不论从稳定性、经济性或功率上考虑，还需要采用电子管。 随着科学技术的发展和人类的进步，电子技术已经成了各种工程技术的核心，特别是进入信息时代以来，电子技术更是成了基本技术，其具体应用领域涵盖了通信领域、控制系统、测试系统、计算机等等各行各业
生活中常使用到许多的电子设备，它给我们生活上的便利与影响。而电子琴就是一个很明显的例子，这些有时甚至含有内建音乐，有时又可以千变万化，真让人想动手试试看，因此我们对它产生了许多问题与想象。它是如何动作？不同的音调产生原理又是什么？而若是改变它们的音调，不知道会不会很麻烦，其电路要重新制作吗？系统会怎么修改？
乐器的发展与科学技术的发展密切相关，现代电子技术的兴起，使一些机械的装置逐步电动化、电子化。科学技术上的这些变化及发展促进了乐器的发展，由此出现了许多新的电子乐器，如电子琴、电钢琴等。
本文就是关于用电路IC555制作简易电子琴的过程及基本原理。
一、设计目的与
二、 设计内容及要求
1、设计内容
555是一种中规模的集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积小，使用方便。只要在外部搭配几个适当的阻容元件，便可构成施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器等脉冲信号产生的变换电路。它的波形产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电路 、电子玩器、电子乐器都有广泛应用。
由555计时器组成的多谐振动器，它的震荡频率可以通过改变震荡电路的RC元件数值进行改变，根据这一原理，通过设定不同的RC数值并通过控制电路，就可以使震荡电路按照设定的要求，有节奏的发生出设定的音频信号与音乐。
下图为电子琴总框图：
图1-1
2、设计要求
(1). 产生e调8个音阶的震荡频率，它分别由1、2、3、4、5、6、7、8、9号数字键控制。
(2). 利用集成功放大该信号，驱动扬声器。
(3). 设计一声调调节电路，改变滑动变阻器，生成不同频率的声音。
一、 设计原理
1、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1-2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。
V
3CC
V
CCcUOH UOL 2/3）C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂t t
图1-2 555计时器构成的多谐振荡器电路及工作波形
2、电位器电阻的确定
由555多谐振荡器算出：
f=1.43/((R1+2R2)C)
电位器（用单个固定阻值的电阻代替）调整输入信号电路：
由公式计算出结果如下表：
3、电路的工作原理：
如下图，电阻R1-R10为震荡频率的选择，它们与电阻R10、电容C1和IC555组成9种不同的震荡频率。选频信号由K1-K9琴键开关来控制，而IC555音频的输出会在扬声器SP发出响亮的声音。本电路由一节9V的电池提供电源。
图1-3
操作时，按下琴键，电子琴会发出连续响亮的声音，如依次按下不同的开关，便可试奏出美妙的音乐。
二、 电路的调试
1、硬件调试：
电路安装完毕后，先认真检查线路是否正确，引脚是否虚焊，是否错线、少线、多线。线路连接错误一般是因为接线时看错引脚，或者改接时忘记原来的旧线造成的，实验查线往往不易发现。首先按照总电路图是否有引脚连接错误，连接短路。接着用万用表依次检测电路的焊接是否虚焊或者短路的情况。焊接时注意点，这种情况可以避免。
检查完成后，只需注意输入电压不要过高，9V即可。通过电阻的串并联，按下电钮的开关后，发出相应的声音。
2、测试结合和分析
1 将元器件连接好后发现电路无法工作，经过检查发现电容C1（0.1μF）的两个管脚连接在一起，造成短路现象。
解决方法：将电容C1拆下，两个管脚接在不同的孔中，避免电容造成直接短路。 2 将1中的电容调节好后然发现电路无法正常工作通过示波器发现555有方波，听到扬声器发出很小的声，在多次检查中发现，电容不符合要求，增益太小。
解决方法：通过查资料接上匹配的电容，增大放大倍数。 2、利用
Protel DPX制作原理图与其封装
其原理图如图1-3
下图为此电路原理图的封装：
图1-4
三、 元件清单
实物图如下图所示：
四、 总结与体会
经过两周的课程时间飞逝，转眼间为期一周的课程设计已落下帷幕，首先要感谢指导老师的精心指导，其次要感谢自己在这一周的不懈努力。功夫不负有心人，电子琴做成功了，美妙的音符不时回荡在脑海中。
仔细回想这一周，刚开始拿到题目心理发懵，一点也不懂。老师告诉大家要查阅资料，网上、图书馆都可以。通过查资料，对555计时器有了一定了解，也确定了方案并做了仿真实验也成功了，当时觉得本次实验这下应没多大问题，两人便有所放松，但后来才知道真正的考验在操作的过程。实验过程我们连好电路，打开电源就是不发音，重做了几次都没成功，最后经过仔细分块检查，终于成功了。原来是555振荡器连接错误，真是细节决定成败，连线不够细致，原理不够清楚。通过本次实验，学到了不少知识，了解了555计时器的功能和用法，掌握了调试的方法，希望学校和老师能多给同学们机会去实践，把书本上学到的知识应用到实践中去，为以后进入社会打下坚实的基础。
五、 参考文献
[1] 余孟尝.数字电子技术基础.第三版.清华大学电子学教研组编
[2] 刘丽君,王晓燕.电子技术基础实验教程.南京:东南大学出版社,2008
[3] 周惠潮.常用元器件及典型应用.北京:电子工业出版社,2005
[4] 胡宴如 耿苏燕.高频电子线路.高等教育出版社，2009