基于multisim设计的音乐发生器

山东交通学院数字电路课程设计课程设计题目：音乐发生器系部:数理系姓名:徐图学号：080112103指导老师：栗玉霞二○一○年十二月三十一日山东交通学院数字电路课程设计基于555定时器的音乐发生器【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定式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定时器山东交通学院数字电路课程设计目录第1章绪论...........................................................................................................................11.1题目的背景和意义....................................................................................................11.2应用及发展前景........................................................................................................1第2章总体设计概述...........................................................................................................22.1设计思路...................................................................................................................22.2设计芯片选择...........................................................................................................22.3设计芯片介绍...........................................................................................................22.4设计过程...................................................................................................................42.4.1公式计算…………………………………………………………………………………...42.4.2音调调节…………………………………………………………………………………...52.4.3功率放大电路……………………………………………………………………………...52.5设计改进方案...........................................................................................................52.6设计总结...................................................................................................................6参考文献…………………………………………………………………………………………..6山东交通学院数字电路课程设计第一章绪论1.1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。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。山东交通学院数字电路课程设计第二章总体设计概述2.1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。2.2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。2.3设计芯片介绍NE555介绍NE555(TimerIC)大约在1971年由SigneticsCorporation发布，在当时是唯一非常快速且商业化的TimerIC，在往后的30年來非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电路，尽管近年來CMOS技术版本的TimerIC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原规格的NE555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，但其脚位劲能并没变化，所以到目前都可直接的代用。NE555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，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。a.NE555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。4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。b.NE555引脚位配置说明下：图1-2NE555接脚图山东交通学院数字电路课程设计Pin1(接地)-地线(或共同接地)，通常被连接到电路共同接地。Pin2(触发点)-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC。Pin3(输出)-当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200mA。Pin4(重置)-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。Pin5(控制)-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。Pin6(重置锁定)-Pin6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作。Pin7(放电)-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。Pin8(V+)-这是555个计时器IC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)。参数功能特性：•供应电压4.5-18V•供应电流3-6mA•输出电流225mA(max)•上升/下降时间100ns2.4设计过程2.4.1公式计算通过555定时器中的公式CRRf)21(44.1改变其中R1、R2的组织可以改变频率山东交通学院数字电路课程设计下表为不同音符的分频数和预置数表3.1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高音315176674高音414326759高音512756816休止符008191通过上表的数据计算出各个音阶的R1、R2，555和R1～R6、R8、C1等组成一个无稳态多谐振荡器，改变其充电点(R1~R8)的阻值，可改变不同的发音频率，即可发出不同的音符。R1~R8串联后的最大阻值为100KΩ，图示参数的基本频率范围在390～6420Hz，可通过A组的K1～K7琴键（开关）来改变。调试时，J3呈断开位置，用一支指数型100KΩ的电位器，分别记下1、2、3、…7、音时的阻值，然后再挑选相应阻值的电阻接入电路。2.4.2音调调节接在555控制端（5脚）的B组开关J4和J5是用来调音调的，按下AN1时发音音调比基本音符组（A组）升高音调一致；而按下AN2时，则比AN1的音调又升高一级。R10R11的电阻值分别在500Ω和1000Ω左右。山东交通学院数字电路课程设计2.4.3功率放大此播放器采用小功率集成放大器OPAM_3T_BASIC、用以双音频信号放大，起其音量可通过RP1来调节。下图为通过multisim仿真软件制作的电路图2.5设计改进方案能够加强此播放器的功能，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。山东交通学院数字电路课程设计总结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，对芯片有了初步的认识，通过本次的课程设计，完成了这个音乐播放器，体会到了团队的协作力量，从得到课题，进行分析课题，对课题进行了分块，然后把每个模块分配到团队每个成员，各自完成响应的任务，最重要的就是最后的组合在一起进行调试是最为艰难的阶段，也是我们用的时间最多的阶段，通过大家的集思广益还是成功的完成了课题。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）2006.5[3]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)2010.9[5]陈有卿，实用555时基电路300例2005.10