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Proteus实现555计时器模拟简易电子琴

2023-11-04

一. 元器件介绍

这里用到的元器件有：

  1. RESISTOR 电阻器
  2. CAP 电容器
  3. BUTTON 按钮
  4. 555 555计时器
  5. BUZZER (ACTIVE) 有源蜂鸣器
  6. SPEAKER (ACTIVE) 有源扬声器
  7. PROWER (VCC) 接入电路电压
  8. GROUND (GND) 接地

二. 原理分析

整体电路所用原理如下：

  1. 555计时器输出特定频率信号
  2. 滤波电路滤除未达到电子琴最低音高频率的方波信号（以避免未弹奏时循环播放同一噪声）
  3. 简易电键执行的电阻接入方式改变阻值
  4. 555计时器原理：555计时器原理
  5. 简易电键执行：分为两种：
    （1）按下电键串接电阻实现增大串接阻值电阻和电键并行相接
    （2）按下电键执行对应电阻接入：电阻和电键串行相接

当然，接入方式有很多种，这里只列举了最常用简单的两种方式，在模拟时方便分析查看

在Proteus中
555计时器包含八个引脚
分别为：

  1. R - Reset复位引脚
  2. CV - Control voltage电压控制引脚
  3. TH - Threshold上阈值电压引脚
  4. DC - Discharge三极管集电极Collector输入引脚
  5. TR - Trigger触发引脚
  6. Q - Output信号输出引脚
  7. VCC
  8. GND

三. 仿真实验

需要快速作图的小伙伴直接copy下图即可：
快速作图

接线：
依据555计时器原理：555计时器原理

  1. 其中RESET和Vcc引脚接入高电平使重置引脚失效
  2. DC - Discharge 三极管集电极Collector输入引脚同时接入R1、R2将R1和R2上分压和作为该引脚的输入值，根据该引脚的输入值不断切换三极管的通断状态
  3. TH - Threshold 上阈值电压引脚同集电极引脚输入作用于比较器输出电平值到SR锁存器，同时接入电容作为充放电容器引起电压值改变
  4. TR - Trigger 触发引脚接入电容器上极板依据充放电原理实现变化的信号输入作用于内部SR锁存器上，同时R2另一端接入在电容器上极板上，故与TR - Trigger 触发引脚相接
  5. CV - Control voltage 电压控制引脚接去耦电容稳定电路
  6. GND接地
  7. Q输出频率作用于不同的有源蜂鸣器上使有源蜂鸣器发出特定声音，在接有源蜂鸣器之前先添加10uF的电容滤去低频，使低频输出时不会作用在蜂鸣器上使其一直发声，蜂鸣器一端接Q输入的同时另一端需要接地

图中接入了两种有源蜂鸣器
分别为：
BUZZER (ACTIVE) 有源蜂鸣器
SPEAKER (ACTIVE) 有源扬声器

同频率下
这两种蜂鸣器产生的声音频率基本相同
但听起来两者差别很大
其主要原因是两种蜂鸣器的发声器件不同
可以理解为两种不同的音源发出同样音高的不同音色

查找蜂鸣器时注意选择有源蜂鸣器
即Library列表下显示ACTIVE的电子元器件
其中选择Device列表下的SPEAKER或BUZZER元件

SPEAKER：
SPEAKER
BUZZER：
BUZZER

接出到两个蜂鸣器上

最后接线如下

在这里插入图片描述

实现弹奏过程

要想实现蜂鸣器发声
需要配置好合适的触发电压(默认:1V)和音频采样率(默认:44100)
双击元器件，修改参数

SPEAKER：
SPEAKER修改参数

BUZZER：

BUZZER修改参数

有的小伙伴可能会发现接好线后点击左下角运行
点按按键没有发出任何声响
(或者点按按键两个蜂鸣器同时发出声响)
那么，比较可能是勾选(或取消勾选)如下选项
在这里插入图片描述
取消勾选以实现仿真
实际仿真过程一般不会让两或多个蜂鸣器同时响起，故需要根据需求勾选不进行仿真运行调试

调整好电路后就可以弹奏自己喜欢的曲子了
话说不会真有人会用这玩意来练琴吧<(￣ˇ￣)/

希望能够帮到迷途之中的你，知识有限，如有学术错误请及时指正，感谢大家的阅读

(^^)／▽ ▽＼(^^)
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数字电路仿真实验

Proteus

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