变音信号产生电路的设计.doc

武汉理工大学《电子综合实训Ⅱ》说明书
变音信号产生电路的设计
1设计指标
设计一个变音信号发生器，使它能按一定规律交替发出两种不同的声音。两种声音的频率和节拍可通过电路参数调整根据需要改变，使声音达到满意的效果。
2设计方案及其比较
2.1方案一
方案一的原理图如图1所示，该电路由两片NE555芯片组成，第一片为多谐振荡，从3管脚输出周期性变化的高低电平接入右边的555的5管脚。当第一部分输出低电平时接入第二部分，第二部分中的管脚2、6的参考电压分别为1/3Vcc和2/3Vcc。当第一部分输出高电平时接入第二部分，第二部分中的管脚2、6的参考电压分别为1/2Vo1和Vo1。第二片芯片也能构成多谐振荡，但由于参考电压的不同，则会输出两种周期信号，且为交替发声。从而实现变音。调节R2可以改变声音的节拍，调节R4可以改变声音的频率。
图1方案一的原理图
2.2方案二
方案二的原理图如图2所示，在第一种方案的基础上，通过增加滑动变阻器Rv1和二极管，利用二极管的单向性，并改变Rv1，使电容C1的充放电时间基本相同，得到占空比接近0.5，稳定了电路，使输入的音频更加均匀，其电路工作原理与第一种相似。

图2方案二的原理图
2.3方案三
方案三的原理图如图3所示, 该电路图由两片NE555芯片构成的低频两级多谐振荡器，彼此相互独立，两片芯片的输出端接一电容和电阻后级联接入到发生器中，通过调节输入电压，从而改变声音的音调，以此来实现变音效果。
图3方案三的原理图
2.4方案比较
以上三种方案都符合电路的运算公式，运用proteus进行了仿真发现精确度也相近，但是实际操作起来优劣势就出来了。对于第一种方案，电路简单，可以比较稳定的输出两种不同的频率，且频率稳定，易于实现，第二种方案与第一种相似，虽然在第一种的基础上做出来改进，但是电路变得复杂，在调试的过程中也显得困难，对于占空比等于0.5的调试难度加大。第三种方案，电路显得更加复杂，而且频率在也不显得这么稳定，调试的时候显得更加困难。所以综上所述，最后选择第一种方案作为实现方案。
3实现方案
综上所述，我们将选择方案一来实现变音信号产生电路的设计，实现过程中我们将用到表1中器件。
表1 元件列表
元器件名称
规格
数量
原器件名称
规格
数量
直流源1
5V
1
面包板

1
万用表

1
导线

若干
滑动变阻器
10k
1
剪刀

1
电阻
100k
1
镊子

1
电阻
51k
1
NE555芯片

2
电阻
1k
4

实验中所用到的芯片：NE555

图4 NE555内部方框图

图5 NE555管脚图
1地GND 2触发 3输出4复位 5控制电压 6门限(阈值）7放电8电源电压Vcc
图为实现方案的原理图，该电路由两片NE555芯片组成，第一片为多谐振荡，从3管脚输出周期性变化的高低电平接入右边的555的5管脚。当第一部分输出低电平时接入第二部分，第二部分中的管脚2、6的参考电压分别为1/3Vcc和2/3Vcc。当第一部分输出高电平时接入第二部分，第二部分中的管脚2、6的参考电压分别为1/2Vo1和Vo1。第二片芯片也能构成多谐振荡，但由于参考电压的不同，则会输出两种周期信号，且为交替发声。从而实现变音。调节R2可以改变声音的节拍，调节R4可以改变声音的频率。

图4实现方案的原理图
图5(a),(b)为实物图，因为在实验室中并没有我们仿真的所有的元器件，所以选择的电阻比仿真的电阻大 。

(a)

(b)
图5(a)(b)电路设计的实物图
4调试过程及结论
在调试过程中，因为第一在实验室拿的喇叭是坏的，导致第一次调试失败，又因为实验室并没有这次实验所要的器材规格，所以在连接电路所用的电阻的电阻值偏大，导致在调试的过程中因为电阻值过大使发生过于微弱，在换上滑动的变阻的时候经过反复的调试，得到想要的实验结果。电路发出了两种不同频率的声音，通过调节滑动变阻，声音也得到了改变，所以，变音信号产生电路的设计成功
5心得体会
这是我第二次进行电子综合实训，课题是在别人选择后留下的，刚开始以为会很难，在查阅资料后，发现这是一个相当简单的一个电路设计，因为数电课中对于555芯片已经学习过了，有了一定的认识，所以在设计的时候感觉还算比较轻松。就是在实验调试的时候出现了些问题，一方面是因为实验器材的原因，一方面也是我们的电路连接的不是特么美观，在电路的检查的时候比较麻烦，好在最后通过调试实验取得了成功。这次课设让我又再一次熟悉了proteus,对于这个软件的运用又得到了进一步的加深，对于数电的理论知识也有了进一步的掌握，为今后关于电路方面知识的进一步学习打下了坚实的基础。
6 参考文献
[1] 伍时，数字电子技术基础.北京：清华大学出版社，2009.
[2] 周新民，周晓年，刘明，等.工程实践与训练教程.武汉：武汉理工大学出版社，2009.

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